JPWO2004009639A1 - Single chain antibody and its use - Google Patents

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Abstract

本発明は、抗原との特異的結合活性を保持したままの単鎖抗体及び該単鎖抗体に標識化物質を結合した標識化単鎖抗体を提供する。詳しくは、本発明の標識化単鎖抗体は、単鎖抗体のリンカー部分に標識化物質を結合することにより製造することができる。コムギ胚芽由来無細胞タンパク質合成系を用いて該抗体を製造し、分子内のジスルフィド結合が保持される低還元状態で行う。また、該抗体を標識化物質を介して固相に結合させることにより固相化単鎖抗体の製造及び該固相化単鎖抗体を用いた抗原抗体反応の解析方法を行う。The present invention provides a single-chain antibody that retains its specific binding activity with an antigen, and a labeled single-chain antibody in which a labeling substance is bound to the single-chain antibody. Specifically, the labeled single chain antibody of the present invention can be produced by binding a labeling substance to the linker portion of the single chain antibody. The antibody is produced using a cell-free protein synthesis system derived from wheat germ, and the antibody is produced in a low reducing state in which the intramolecular disulfide bond is retained. Further, a method for producing a solid-phase immobilized single chain antibody by binding the antibody to a solid phase via a labeling substance and a method for analyzing an antigen-antibody reaction using the solid-phase immobilized single chain antibody are performed.

Description

本出願は、参照によりここに援用されるところの、日本特許出願番号2002−210067からの優先権を請求する。  This application claims the priority from Japanese Patent Application No. 2002-210067, which is incorporated herein by reference.

本発明は抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有する単鎖抗体、及び該抗体のリンカー部分に標識化物質を有することを特徴とする標識化単鎖抗体、並びにそれらの利用方法等に関する。  The present invention relates to a single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are cross-linked via a linker, and a labeled single-chain antibody characterized by having a labeling substance in the linker portion of the antibody, and their Regarding usage etc.

単鎖抗体は、完全IgGに比較して抗原結合領域のみからなる小さなサイズであるため、細胞に対する非特異的結合が軽減できる点が特徴である。単鎖抗体を抗原抗体反応の解析に用いる場合、免疫反応を追跡する目的で抗体に種々の標識をする方法が開発されいる(Cloutier,S.M.et al.,Mol.Immunol.,37,1067−1077(2000))。抗体を標識する方法としては、抗体のC末またはN末にビオチン等をビオチンリガーゼにより結合する方法(Cloutier,S.M.,et al.,Mol.Immunol.,37,1067−1077(2000))などが提案されているが、該標識により、抗体の抗原との結合活性を低下させる点などが問題であった。
また近年、細胞表面に存在する特異抗原を迅速にかつ多量に検出することなどを目的として、このような抗体をチップやビーズなどに固相化する技術の開発も目覚ましい(Mitchell,P.,Nature Biotechnology,20,225−229(2002))。具体的には、マイクロスポッティング法、マイクロプリンティング法、化学修飾法等が用いられているが、これらはいずれも抗体の抗原への結合活性の低下、高密度化の困難性などの点で問題があった。
一方、タンパク質の固相化基盤に共有結合するストレプトアビジン/ビオチンなどの特異的結合性を有する物質をリンカーとして結合させる方法も提案されている。しかし、該方法においても抗体をその抗原との結合性を保持させて固相化した例はない。
The single-chain antibody is characterized by being able to reduce non-specific binding to cells because it has a small size consisting of only the antigen-binding region as compared with complete IgG. When a single-chain antibody is used for analysis of an antigen-antibody reaction, various labeling methods have been developed for the antibody in order to trace the immune reaction (Cloutier, SM et al., Mol. Immunol., 37, 1067-1077 (2000)). As a method of labeling an antibody, a method of binding biotin or the like to the C-terminus or N-terminus of the antibody with biotin ligase (Cloutier, SM, et al., Mol. Immunol., 37, 1067-1077 (2000)) ) And the like have been proposed, but there has been a problem in that the labeling reduces the binding activity of the antibody with the antigen.
Further, in recent years, the development of a technique for immobilizing such an antibody on a chip, a bead or the like for the purpose of detecting a large amount of a specific antigen existing on the cell surface rapidly (Mitchell, P., Nature) has been remarkable. Biotechnology, 20, 225-229 (2002)). Specifically, the microspotting method, the microprinting method, the chemical modification method and the like are used, but all of them have problems in that the binding activity of an antibody to an antigen is decreased, and it is difficult to achieve high density. there were.
On the other hand, a method has also been proposed in which a substance having a specific binding property such as streptavidin/biotin that is covalently bonded to a solid phase substrate of a protein is bonded as a linker. However, even in this method, there is no example of immobilizing the antibody while retaining the binding property to the antigen.

本発明は、抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造の単鎖抗体が抗原との結合活性を保持した抗体であり、さらに該抗体を標識化した標識化単鎖抗体並びにそれらを利用する方法を提供することを目的とする。また、抗体の抗原との結合性を保持したまま該抗体を固相化する方法、および該方法に用いるための標識化単鎖抗体並びに該標識化単鎖抗体を用いた抗原抗体反応の解析方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、抗体の重鎖と軽鎖がリンカーを介して結合している単鎖抗体のリンカー部分にビオチンを結合させ、ストレプトアビジンを表面にコートした基盤に該単鎖抗体を接触させ、該抗体を基盤に結合した。このようにして製造した固相化単鎖抗体に抗原を接触させたところ、該抗体の抗原との結合性が非常に高く保持されていることを見出した。本発明はこられの知見に基づいて成し遂げられたものである。
すなわち、本発明は、
1.抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有することを特徴とする単鎖抗体又は該単鎖抗体のリンカー部分に標識化物質を担持することを特徴とする標識化単鎖抗体。
2.抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有する単鎖抗体又は該単鎖抗体のリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該抗体の重鎖および軽鎖が可変領域であることを特徴とする単鎖抗体又は標識化単鎖抗体。
3.抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る物質であることを特徴とする標識化単鎖抗体。
4.抗体の可変領域である重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る物質であることを特徴とする標識化単鎖抗体。
5.抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、抗体のリンカー部分の一部として組み込まれていることを特徴とする標識化単鎖抗体。
6.抗体の可変領域である重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、抗体のリンカー部分の一部として組み込まれていることを特徴とする標識化単鎖抗体。
7.抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質がビオチンであり、該酵素がビオチンリガーゼであることを特徴とする標識化単鎖抗体。
8.抗体の可変領域である重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質がビオチンであり、該酵素がビオチンリガーゼであることを特徴とする標識化単鎖抗体。
9.天然型の抗体と同等のKd値を有し、コムギ胚芽を使った無細胞タンパク質翻訳系によって製造された前項1〜8の何れか一に記載の単鎖抗体又は標識化単鎖抗体。
10.特定抗原への結合性を有する抗体の重鎖および軽鎖をコードするDNAが、リンカーをコードするDNAを介して連結されていることを特徴とするDNA。
11.特定抗原への結合性を有する抗体の重鎖および軽鎖をコードするDNAが、リンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAにおいて、該抗体の重鎖および軽鎖が可変領域であることを特徴とするDNA。
12.特定抗原への結合性を有する抗体の重鎖および軽鎖をコードするDNAが、リンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAにおいて、該リンカーをコードするDNAが、翻訳後に特定の酵素の存在下で標識化物質を結合し得る塩基配列を含むことを特徴とするDNA。
13.特定抗原への結合性を有する抗体の可変領域である重鎖および軽鎖をコードするDNAが、リンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAにおいて、該リンカーをコードするDNAが、翻訳後に特定の酵素の存在下で標識化物質を結合し得る塩基配列を含むことを特徴とするDNA。
14.特定抗原への結合性を有する抗体の重鎖および軽鎖をコードするDNAが翻訳後に特定の酵素の存在下で標識化物質を結合し得る塩基配列を含むリンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAにおいて、該標識物質を結合し得る塩基配列が、ビオチンリガーゼにより認識されるアミノ酸配列をコードすることを特徴とするDNA。
15.特定抗原への結合性を有する抗体の可変領域である重鎖および軽鎖をコードするDNAが、翻訳後に特定の酵素の存在下で標識化物質を結合し得る塩基配列を含むリンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAにおいて、該標識物質を結合し得る塩基配列が、ビオチンリガーゼにより認識されるアミノ酸配列をコードすることを特徴とするDNA。
16.前項10〜15のいずれかに記載のDNAを、標識化物質および特定の酵素の存在下でタンパク質合成系を用いて転写翻訳することを特徴とする標識化単鎖抗体の製造方法。
17.前項10又は11のいずれかに記載のDNAをタンパク質合成系を用いて転写翻訳することを特徴とする単鎖抗体又は標識化単鎖抗体の製造方法。
18.タンパク質合成系が、コムギ胚芽由来の無細胞タンパク質翻訳系であって、その翻訳反応液中の還元剤の濃度が、製造する単鎖抗体のジスルフィド結合が保持され、かつ無細胞タンパク質合成が可能な濃度であることを特徴とする前項16または17に記載の単鎖抗体又は標識化単鎖抗体の製造方法。
19.さらにジスルフィド結合交換反応を触媒する酵素の存在下で行うことを特徴とする前項18に記載の単鎖抗体又は標識化単鎖抗体の製造方法。
20.コムギ胚芽由来の無細胞タンパク質翻訳系を使い前項19に記載の単鎖抗体又は標識化単鎖抗体の製造方法によって製造された天然型の抗体と同等のKd値を有する単鎖抗体又は標識化単鎖抗体。
21.抗体の標識化物質と特異的に結合する物質を表面に有する複数の領域に区画された基盤に、以下のいずれか1に記載の抗体を接触させることを特徴とする固相化単鎖抗体の製造方法。
1)抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持することを特徴とする標識化単鎖抗体。
2)抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該抗体の重鎖および軽鎖が可変領域であることを特徴とする標識化単鎖抗体。
3)抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る物質であることを特徴とする標識化単鎖抗体。
4)抗体の可変領域である重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る物質であることを特徴とする標識化単鎖抗体。
5)抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、抗体のリンカー部分の一部として組み込まれていることを特徴とする標識化単鎖抗体。
6)抗体の可変領域である重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、抗体のリンカー部分の一部として組み込まれていることを特徴とする標識化単鎖抗体。
7)抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質がビオチンであり、該酵素がビオチンリガーゼであることを特徴とする標識化単鎖抗体。
8)抗体の可変領域である重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質がビオチンであり、該酵素がビオチンリガーゼであることを特徴とする標識化単鎖抗体。
22.前項21に記載の固相化単鎖抗体の製造方法において、複数の領域に区画された基盤上で2種以上の異なる固相化単鎖抗体を固相化することを特徴とする固相化単鎖抗体の製造方法。
23.標識化物質がビオチンであり、該標識化物質と特異的に結合する物質がストレプトアビジンであることを特徴とする前項21または22に記載の製造方法。
24.前項21〜23に記載の製造方法により調製される固相化単鎖抗体。
25.前項24に記載の固相化単鎖抗体に被検物質を接触させ、該固相化単鎖抗体との結合性を解析することを特徴とする抗原抗体反応の解析方法。
26.以下の工程を含む、抗原抗体反応の解析方法。
(1)以下の要素の▲1▼又は▲2▼を含む、単鎖抗体のジスルフィド結合が保持される条件下において、標識化単鎖抗体を調製する工程、
▲1▼特定抗原への結合性を有する抗体の重鎖および軽鎖をコードするDNAが、翻訳後に特定の酵素の存在下で標識化物質を結合し得る塩基配列を含むリンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAを、特定の酵素の存在下でコムギ無細胞系タンパク質合成系を用いて転写翻訳し、標識化単鎖抗体を製造する工程、
▲2▼特定抗原への結合性を有する抗体の可変領域である重鎖および軽鎖をコードするDNAが、翻訳後に特定の酵素の存在下で標識化物質を結合し得る塩基配列を含むリンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAを、特定の酵素の存在下でコムギ無細胞系タンパク質合成系を用いて転写翻訳し、標識化単鎖抗体を製造する工程、
(2)以下の要素を含む、標識化単鎖抗体の標識化物質が固相化物質である場合における標識化単鎖抗体の標識化物質と特異的に結合する物質(アダプター物質)を調製する工程、
▲1▼複数の領域に区画された基盤に標識化単鎖抗体の標識化物質と特異的に結合する物質(アダプター物質)を固定する工程、
▲2▼前記▲1▼の基盤に固定されなかった標識化単鎖抗体の標識化物質と特異的に結合する物質(アダプター物質)を除去する工程、
▲3▼前記▲1▼又は▲2▼の工程の前後において、適宜基盤における非特異的吸着を除去する工程、
(3)以下の要素を含む、標識化単鎖抗体の標識化物質が固相化物質である場合における固相化標識化単鎖抗体を調製する工程、
▲1▼前記(1)▲1▼又は▲2▼で調製した標識化単鎖抗体の標識化物質を(2)の標識化単鎖抗体の標識化物質と特異的に結合する物質(アダプター物質)を表面に有する複数の領域に区画された基盤に必要量を添加、接触させる工程、
▲2▼前記▲1▼の基盤上の標識化単鎖抗体と特異的に結合する物質(アダプター物質)に固定されなかった標識化単鎖抗体を除去する工程、
▲3▼前期▲2▼の工程に続いて、適宜基盤における非特異的吸着を除去する工程、
(4)以下の要素を含む、標識化物質がシグナル物質である場合における標識化単鎖抗体を調製する工程、
▲1▼適宜、複数の領域に区画された基盤における非特異的吸着を除去する工程、
▲2▼前記(1)▲1▼又は▲2▼で調製した標識化単鎖抗体の標識化物質を基盤に必要量を添加させる工程、
(5)被検物質を前記(3)又は(4)に記載の各基盤に必要量添加し、標識化単鎖抗体と該被検物質との結合性を解析する工程、
(6)(5)の結合性結果をもとに、標識化単鎖抗体と被検物質との相互作用を質的又は量的に判定する工程。
27.前項25又は26に記載の解析方法に使用される試薬を含む抗原抗体反応の測定用試薬キット。
を提供するものである。
The present invention is a single-chain antibody having a structure in which the heavy chain and the light chain of the antibody are cross-linked through a linker, which retains the activity of binding to an antigen, and a labeled single-chain antibody obtained by labeling the antibody and The purpose is to provide a method of utilizing. Further, a method for immobilizing the antibody while retaining the binding property of the antibody to the antigen, a labeled single-chain antibody for use in the method, and a method for analyzing an antigen-antibody reaction using the labeled single-chain antibody The purpose is to provide.
The present inventors have conducted extensive studies in order to solve the above-mentioned problems, and as a result, bind biotin to the linker portion of a single-chain antibody in which the heavy chain and the light chain of the antibody are bound via a linker to give streptavidin. The single-chain antibody was brought into contact with the substrate coated on the surface, and the antibody was bound to the substrate. When an antigen was brought into contact with the solid-phase immobilized single-chain antibody thus produced, it was found that the binding property of the antibody to the antigen was extremely high. The present invention has been accomplished based on these findings.
That is, the present invention is
1. A single-chain antibody characterized by having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are cross-linked through a linker, or a labeled single-chain antibody characterized by carrying a labeling substance on the linker portion of the single-chain antibody .
2. A single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are crosslinked via a linker, or a labeled single-chain antibody having a labeling substance carried on the linker portion of the single-chain antibody, wherein the heavy chain and the light chain of the antibody Is a variable region. A single-chain antibody or a labeled single-chain antibody.
3. A labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are cross-linked via a linker and carrying a labeling substance on the linker part, wherein the labeling substance is an antibody in the presence of a specific enzyme. A labeled single-chain antibody, which is a substance capable of binding to the polypeptide of the linker moiety of.
4. In a labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain that are variable regions of an antibody are cross-linked via a linker, and a labeling substance is carried on the linker portion, the labeling substance is a specific enzyme. A labeled single-chain antibody, which is a substance capable of binding to a polypeptide of a linker portion of an antibody in the presence thereof.
5. In a labeled single chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are cross-linked via a linker, and carrying a labeling substance on the linker part, the labeling substance is a part of the linker part of the antibody. A labeled single-chain antibody characterized by being incorporated.
6. In a labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain, which are variable regions of an antibody, are cross-linked via a linker, and the linker moiety carries a labeling substance, the labeling substance is a linker part of the antibody. A labeled single chain antibody characterized in that it is incorporated as a part of
7. Labeling having a structure in which the heavy chain and the light chain of an antibody are crosslinked via a linker, and carrying a labeling substance capable of binding to the polypeptide of the linker part of the antibody in the linker part in the presence of a specific enzyme A single-chain antibody, wherein the labeling substance is biotin and the enzyme is biotin ligase.
8. The variable region of the antibody has a structure in which heavy and light chains are cross-linked via a linker, and a labeling substance capable of binding to the polypeptide of the linker part of the antibody in the presence of a specific enzyme is provided in the linker part. The labeled single-chain antibody carried, wherein the labeling substance is biotin and the enzyme is biotin ligase.
9. The single chain antibody or the labeled single chain antibody according to any one of the above items 1 to 8, which has a Kd value equivalent to that of a natural antibody and is produced by a cell-free protein translation system using wheat germ.
10. A DNA characterized in that DNAs encoding heavy and light chains of an antibody having a binding property to a specific antigen are linked via a DNA encoding a linker.
11. In the DNA in which the DNAs encoding the heavy chain and the light chain of the antibody having the ability to bind to a specific antigen are linked via the DNA encoding the linker, the heavy chain and the light chain of the antibody are variable regions DNA characterized by:
12. In the DNA in which the DNAs encoding the heavy chain and the light chain of the antibody having the binding property to the specific antigen are linked via the DNA encoding the linker, the DNA encoding the linker is A DNA comprising a base sequence capable of binding a labeling substance in the presence thereof.
13. In a DNA in which heavy chain and light chain that are variable regions of an antibody capable of binding to a specific antigen are linked via a DNA encoding a linker, the DNA encoding the linker is post-translationally translated. A DNA comprising a base sequence capable of binding a labeling substance in the presence of a specific enzyme.
14. DNAs encoding heavy and light chains of an antibody having a binding property to a specific antigen are linked via a DNA encoding a linker containing a base sequence capable of binding a labeling substance after translation in the presence of a specific enzyme. DNA having a nucleotide sequence capable of binding the labeling substance encodes an amino acid sequence recognized by biotin ligase.
15. DNA encoding a heavy chain and a light chain, which are variable regions of an antibody capable of binding to a specific antigen, and a linker containing a base sequence capable of binding a labeling substance in the presence of a specific enzyme after translation. A DNA characterized in that, in the DNA linked via, the base sequence capable of binding the labeling substance encodes an amino acid sequence recognized by biotin ligase.
16. A method for producing a labeled single chain antibody, which comprises transcribing and translating the DNA according to any one of the above items 10 to 15 using a protein synthesis system in the presence of a labeling substance and a specific enzyme.
17. 12. A method for producing a single-chain antibody or a labeled single-chain antibody, which comprises transcribing and translating the DNA according to the above 10 or 11 using a protein synthesis system.
18. The protein synthesis system is a wheat germ-derived cell-free protein translation system, and the concentration of the reducing agent in the translation reaction solution maintains the disulfide bond of the single-chain antibody to be produced and enables cell-free protein synthesis. The method for producing a single-chain antibody or a labeled single-chain antibody according to the above 16 or 17, wherein the concentration is the concentration.
19. The method for producing a single-chain antibody or a labeled single-chain antibody according to item 18, which is further carried out in the presence of an enzyme that catalyzes a disulfide bond exchange reaction.
20. A single-chain antibody or a labeled single-chain antibody having a Kd value equivalent to that of a natural type antibody produced by the method for producing a single-chain antibody or a labeled single-chain antibody according to the above item 19 using a wheat germ cell-free protein translation system. Chain antibody.
21. A solid-phased single-chain antibody characterized by contacting the antibody according to any one of the following with a substrate partitioned into a plurality of regions having a substance that specifically binds to a labeling substance of the antibody on the surface Production method.
1) A labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are crosslinked via a linker, and carrying a labeling substance on the linker portion.
2) In a labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are cross-linked via a linker and carrying a labeling substance on the linker part, the heavy chain and the light chain of the antibody are variable regions. A labeled single-chain antibody characterized in that
3) A labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are cross-linked via a linker and carrying a labeling substance on the linker part, wherein the labeling substance is present in the presence of a specific enzyme. A labeled single-chain antibody, which is a substance capable of binding to the polypeptide of the linker moiety of the antibody.
4) In a labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain, which are variable regions of an antibody, are crosslinked via a linker, and the linker moiety carries a labeling substance, the labeling substance is A labeled single-chain antibody, which is a substance capable of binding to a polypeptide of a linker portion of an antibody in the presence of an enzyme.
5) In a labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are crosslinked via a linker, and the linker moiety carries a labeling substance, the labeling substance is one of the linker parts of the antibody. A labeled single-chain antibody characterized by being incorporated as a part.
6) A labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain, which are variable regions of an antibody, are cross-linked via a linker, and a labeling substance is carried on the linker portion, wherein the labeling substance is an antibody A labeled single chain antibody characterized by being incorporated as part of a linker moiety.
7) The heavy chain and the light chain of the antibody have a structure in which they are crosslinked via a linker, and the linker part carries a labeling substance capable of binding to the polypeptide of the linker part of the antibody in the presence of a specific enzyme. A labeled single-chain antibody, wherein the labeling substance is biotin and the enzyme is biotin ligase.
8) Labeling having a structure in which the heavy and light chains that are the variable regions of the antibody are cross-linked via a linker and capable of binding to the polypeptide of the linker part of the antibody in the presence of a specific enzyme. A labeled single-chain antibody carrying a substance, wherein the labeled substance is biotin and the enzyme is biotin ligase.
22. 21. The method for producing a solid-phased single chain antibody as set forth in the preceding paragraph 21, which comprises immobilizing two or more different types of solid-phased single chain antibodies on a substrate divided into a plurality of regions. Method for producing single chain antibody.
23. 23. The production method according to item 21 or 22, wherein the labeling substance is biotin, and the substance that specifically binds to the labeling substance is streptavidin.
24. A solid-phase immobilized single-chain antibody prepared by the production method according to any of 21 to 23 above.
25. A method for analyzing an antigen-antibody reaction, which comprises contacting a test substance with the solid-phased single-chain antibody according to item 24 and analyzing the binding property with the solid-phased single-chain antibody.
26. A method for analyzing an antigen-antibody reaction, which comprises the following steps.
(1) a step of preparing a labeled single-chain antibody under conditions in which the disulfide bond of the single-chain antibody is retained, including the following elements (1) or (2):
(1) A DNA encoding a linker containing a nucleotide sequence capable of binding a labeling substance in the presence of a specific enzyme after translation, which is a DNA encoding a heavy chain and a light chain of an antibody capable of binding to a specific antigen. A step of producing a labeled single-chain antibody by transcribing the DNA ligated via the transcription-translation using a wheat cell-free protein synthesis system in the presence of a specific enzyme,
(2) A DNA containing a heavy chain and a light chain, which are variable regions of an antibody capable of binding to a specific antigen, has a linker containing a base sequence capable of binding a labeling substance in the presence of a specific enzyme after translation. A step of producing a labeled single-chain antibody by transcribing and translating the DNA linked via the encoding DNA using a wheat cell-free protein synthesis system in the presence of a specific enzyme,
(2) Prepare a substance (adapter substance) that specifically binds to the labeled substance of the labeled single-chain antibody when the labeled substance of the labeled single-chain antibody is a solid-phase substance, including the following elements Process,
(1) Immobilizing a substance (adapter substance) that specifically binds to the labeling substance of the labeled single-chain antibody on a substrate divided into a plurality of regions,
(2) A step of removing a substance (adapter substance) that specifically binds to the labeling substance of the labeled single-chain antibody that is not fixed to the substrate of (1) above,
(3) A step of appropriately removing non-specific adsorption on the substrate before and after the step (1) or (2) above,
(3) a step of preparing a solid-phased labeled single-chain antibody in the case where the labeled substance of the labeled single-chain antibody is a solid-phased substance, including the following elements:
(1) A substance that specifically binds the labeled substance of the labeled single-chain antibody prepared in (1) or (2) above to the labeled substance of the labeled single-chain antibody of (2) (adapter substance) ) A step of adding and contacting a necessary amount with a substrate divided into a plurality of areas having a surface,
(2) A step of removing the labeled single-chain antibody that is not fixed to the substance (adapter substance) that specifically binds to the labeled single-chain antibody on the substrate of (1) above,
(3) A step of removing non-specific adsorption on the substrate as appropriate, following the step of (2) in the first half,
(4) a step of preparing a labeled single-chain antibody in the case where the labeled substance is a signal substance, including the following elements:
(1) A step of appropriately removing non-specific adsorption on the substrate divided into a plurality of regions,
(2) A step of adding a necessary amount of the labeled substance of the labeled single-chain antibody prepared in (1) or (2) above to a substrate,
(5) A step of adding a required amount of a test substance to each substrate described in (3) or (4) above, and analyzing the binding property between the labeled single-chain antibody and the test substance,
(6) A step of qualitatively or quantitatively determining the interaction between the labeled single chain antibody and the test substance based on the binding result of (5).
27. A reagent kit for measuring an antigen-antibody reaction, which comprises a reagent used in the analysis method according to the above 25 or 26.
Is provided.

図1は、本発明の単鎖抗体の翻訳鋳型の構造を示す図である。
図2は、ビオチンリガーゼによる単鎖抗体へのビオチンの結合度を示す電気泳動写真である。
図3は、本発明の標識化単鎖抗体の抗原への特異的結合度を示す図である。
図4は、本発明の標識化単鎖抗体と抗原との会合解離曲線を示す図である。
図5は、リンカー部分以外にビオチンを結合させた単鎖抗体と抗原との結合度を示す図である。
図6は、ポリヒスチジンペプチドをリンカー部分に有する単鎖抗体のニッケルカラムへの結合度を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the structure of a translation template of the single chain antibody of the present invention.
FIG. 2 is an electrophoretic photograph showing the degree of biotin binding to a single-chain antibody by biotin ligase.
FIG. 3 is a diagram showing the degree of specific binding of the labeled single-chain antibody of the present invention to an antigen.
FIG. 4 is a diagram showing an association/dissociation curve between the labeled single-chain antibody of the present invention and an antigen.
FIG. 5 is a diagram showing the degree of binding between a single-chain antibody in which biotin is bound to a portion other than the linker portion and an antigen.
FIG. 6 is a diagram showing the binding degree of a single-chain antibody having a polyhistidine peptide in the linker portion to a nickel column.

(1)単鎖抗体及び標識化単鎖抗体
本発明に用いられる単鎖抗体は、抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して結合しており、かつ該抗体が特異的な結合親和性を有する抗原と結合する活性を有するものであれば如何なるものであってもよい。好ましくは、抗体の重鎖が単鎖抗体分子のN末端に位置するものが用いられる。抗体は、特定の抗原を認識して結合する活性を有するモノクローナル抗体が好ましい。また、抗体の重鎖および軽鎖は、その全長を含む必要はなく、抗原を認識して特異的な親和結合性を有するに充分な部位であればよい。具体的には可変領域が好ましく用いられる。
リンカーは、抗体の重鎖および軽鎖が該リンカーを介して架橋するに十分な長さであり、さらに標識化物質を有するための構造を有するものであれば特に制限はない。一般的には10〜30アミノ酸からなるポリペプチドが好ましく用いられる。具体的な構造については、後述する標識化物質に応じて適宜選択することができる。
標識化物質としては、本発明の単鎖抗体を標識する目的で用いられるもの(以下、これを「シグナル物質」と称することがある)と、本発明の単鎖抗体を固相化する目的で用いられるもの(以下、これを「固相化物質」と称することがある)が好ましい。具体的には、シグナル物質としては、アミノ酸に結合し得る蛍光色素、例えばフルオレセイン系列、ローダミン系列、エオシン系列、NBD系列などや、光増感剤、例えば、メチレンブルーやローズベンガルなどや、あるいは、核磁気共鳴スペクトル(NMR)において特異的シグナルを与える物質、例えばフッ素やリン原子を含むアミノ酸などが挙げられる。また、固相化物質としては、固相表面上に結合させた特定の物質(以下、これを「アダプター物質」と称することがある)と結合する物質であれば如何なるものであってもよい。固相化物質とアダプター物質の組み合わせとしては、例えば、ビオチン/アビジンおよびストレプトアビジンなどのビオチン結合タンパク質、マルトース/マルトース結合タンパク質、グアニンヌクレオチド/Gタンパク質、ポリヒスチジンペプチド/ニッケルあるいはコバルト等の金属イオン、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ/グルタチオン、DNA結合タンパク質/DNA、抗体/抗原分子(エピトープ)、カルモジュリン/カルモジュリン結合ペプチド、ATP結合タンパク質/ATP、あるいはエストラジオール受容体タンパク質/エストラジオール等の各種受容体タンパク質/そのリガンド等が挙げられる。これらは、いずれが固相化物質でもアダプター物質でもよい。これらの中で、固相化物質がビオチンでアダプター物質がストレプトアビジン、または固相化物質がポリヒスチジンペプチドでアダプター物質がニッケル等が好ましく用いられる。
標識化物質は、そのリンカー部分への結合方法において特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る物質を用いることもできる。このような物質としては、例えば、ビオチン等が挙げられる。標識物質としてビオチンを用いる場合、特定の酵素としてビオチンリガーゼが挙げられ、リンカーはビオチンリガーゼにより認識されるアミノ酸配列を有するもの等が挙げられる。
また、標識化物質は、抗体のリンカー部分の一部として組み込まれている物質であってもよく、その具体例としては、ポリヒスチジンペプチドが挙げられる。この場合には、リンカーにはポリヒスチジンペプチドを含むものが用いられる。
標識化物質のリンカー部分への結合、または組み込みは、用いるシグナル物質あるいは固相化物質とアダプター物質との性質に応じて、それ自体既知の方法により行うことができる。
(2)単鎖抗体及び標識化単鎖抗体の製造方法
本発明の単鎖抗体及び標識化単鎖抗体は、例えば以下の方法により製造される。まず(i)目的のタンパク質またはその一部を抗原として認識するモノクローナル抗体を製造し、(ii)該モノクローナル抗体をコードするDNAを取得する。さらにその重鎖および軽鎖をコードする配列を特定し、リンカーをコードする塩基配列を挟んで連結する(以下、このDNA断片を「単鎖抗体ユニット」と称することがある)。(iii)製造した単鎖抗体ユニットがコードするタンパク質をその構造が正しく保持される適当な方法で合成する。合成の際、あるいは合成後、標識化物質をリンカー部分に結合する場合には、これを結合させる。これらの詳細な方法について以下に説明する。
(i)モノクローナル抗体の製造
本発明の単鎖抗体の抗原は特に制限はなく、免疫原性を有するものであれば如何なるものであってもよい。具体的には、例えば、サルモネラ糖鎖等が挙げられる。これらの抗原を特異的に認識するモノクローナル抗体の調製方法としては、通常用いられる公知の方法を用いることができ、抗原として用いられるポリペプチドについても、公知の方法に従って抗原性が高くエピトープ(抗原決定基)として適した配列を選択して用いることができる。エピトープの選択方法としては、例えばEpitope Adviser(富士通九州システムエンジニアリング社製)等の市販のソフトウェアを用いることができる。
上記の抗原として用いるポリペプチドは、公知の方法に従って合成した合成ペプチドを用いることが好ましい。抗原となるポリペプチドは、公知の方法に従って適当な溶液等に調製して、哺乳動物、例えばウサギやマウス等に免疫を行えばよいが、安定的な免疫を行ったり抗体価を高めるために抗原ペプチドを適当なキャリアタンパク質とのコンジュゲートにして用いたり、アジュバント等を加えて免疫を行うのが好ましい。
免疫に際しての抗原の投与経路は特に限定されず、例えば皮下、腹腔内、静脈内、あるいは筋肉内等のいずれの経路を用いてもよい。具体的には、例えばBALB/cマウスに抗原ポリペプチドを数日〜数週間おきに数回接種する方法等が用いられる。また、抗原の摂取量としては、抗原がポリペプチドの場合0.3〜0.5mg/1回が好ましいが、ポリペプチドの種類、また免疫する動物種によっては適宜調節される。
免疫後、適宜試験的に採血を行って固相酵素免疫検定法(以下、これを「ELISA法」と称することがある)やウエスタンブロッティング等の方法で抗体価の上昇を確認し、十分に抗体価の上昇した動物から採血を行う。これに抗体の調製に用いられる適当な処理を行えばポリクローナル抗体を得ることができる。具体的には、例えば、公知の方法に従い血清から抗体成分を精製した精製抗体を取得する方法等が挙げられる。また、該動物の脾臓細胞とミエローマ細胞とを用いて公知の方法に従って融合させたハイブリドーマを用いる(Milstein,et al.,Nature,256,495(1975))ことによりモノクローナル抗体を製造することもできる。モノクローナル抗体は、例えば以下の方法により取得することができる。
まず、上記した抗原の免疫により抗体価の高まった動物から抗体産生細胞を取得する。抗体産生細胞は、形質細胞、及びその前駆細胞であるリンパ球であり、これは個体の何れから取得してもよいが、好ましくは脾臓、リンパ節、末梢血等から取得する。これらの細胞と融合させるミエローマとしては、一般的にはマウスから得られた株化細胞、例えば8−アザグアニン耐性マウス(BALB/c由来等)ミエローマ細胞株であるP3X63−Ag8.653(ATCC:CRL−1580)、P3−NS1/1Ag4.1(理研セルバンク:RCB0095)等が好ましく用いられる。細胞の融合は、抗体産生細胞とミエローマ細胞を適当な割合で混合し、適当な細胞融合培地、例えばRPMI1640やイスコフ改変ダルベッコ培地(IMDM)、あるいはダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)等に、50%ポリエチレングリコール(PEG)を溶解したもの等を用いることにより行うことができる。また電気融合法(U.Zimmermann.et al.,Naturwissenschaften,68,577(1981))によっても行うことができる。
ハイブリドーマは、用いたミエローマ細胞株が8−アザグアニン耐性株であることを利用して適量のヒポキサンチン・アミノプテリン・チミジン(HAT)液を含む正常培地(HAT培地)中で5%CO、37℃で適当時間培養することにより選択することができる。この選択方法は用いるミエローマ細胞株によって適宜選択して用いることができる。選択されたハイブリドーマが産生する抗体の抗体価を上記した方法により解析し、抗体価の高い抗体を産生するハイブリドーマを限界希釈法等により分離し、分離した融合細胞を適当な培地で培養して得られる培養上清から硫安分画、アフィニティクロマトググラフィー等の適当な方法により精製してモノクローナル抗体を得ることができる。また精製には市販のモノクローナル抗体精製キットを用いることもできる。さらには、免疫した動物と同系統の動物、またはヌードマウス等の腹腔内で上記で得られた抗体産生ハイブリドーマを増殖させることにより、本発明のモノクローナル抗体を大量に含む腹水を得ることもできる。
(ii)モノクローナル抗体の重鎖および軽鎖をコードするDNAの取得および単鎖抗体ユニットの作製
上記(i)で取得したモノクローナル抗体の重鎖(H鎖)および軽鎖(L鎖)をコードするDNAを取得する方法として、具体的には、該モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマより得られる免疫グロブリンのH鎖、及びL鎖の一部、好ましくは可変領域(V領域)が有するアミノ酸配列の一部のアミノ酸配列を解析し、そのアミノ酸配列を基にこれをコードする遺伝子をクローニングする方法等が挙げられる。ここで、モノクローナル抗体のH鎖およびL鎖の可変領域とは、フレームワーク領域(FR)と超可変領域(CDR)よりなるものが好ましい。
かくして得られるH鎖およびL鎖の可変領域をコードするDNAとしては、例えば、サルモネラ菌のO−抗原を認識する単鎖抗体のものとして、Anand,N.N.,et al.,J.Biol.Chem.,266,21874−21879(1991)に記載の配列からなるDNA等が挙げられる。
かくして得られるH鎖およびL鎖の可変領域をコードするDNAの間にリンカーをコードするDNAを挟んで両DNA断片を適当な方法で結合し、単鎖抗体ユニットを作製する。ここで、単鎖抗体ユニットは、単独でDNA断片として取得する必要はなく、後述する発現用ベクター等への挿入と同時に構築してもよい。リンカーをコードするDNAとしては、(1)に記載したリンカーをコードするDNAであれば何れのものでもよい。具体的に、例えば、ビオチンリガーゼにより認識されるアミノ酸配列(Peter J.Schatz(1993)Biotechnology,11(1138−1143)を含むリンカーをコードするDNAが好ましく、配列番号1に示すもの等が挙げられる。また、標識化物質がリンカー部分の一部として組み込まれている例としては、ポリヒスチジンペプチドをコードする塩基配列を含むもの等が挙げられる。
リンカーをコードするDNAは通常用いられる方法を用いて作製することができるが、化学合成によって作製することが好ましい。
(iii)単鎖抗体の製造
かくして得られる単鎖抗体ユニットは、これを適当なプロモーターの制御下になるように連結し、宿主に導入するか、あるいは適当な方法で転写した後に無細胞タンパク質翻訳系を用いて、製造する単鎖抗体のジスルフィド結合が保持される条件で発現させることにより単鎖抗体を製造することができる。ここで、抗原との結合性の低い抗体は、それ自体既知の進化工学的手法を用いることによりさらに結合性の高い抗体として取得することもできる。
適当なプロモーターとは、用いる宿主、または転写に用いるRNA合成酵素により適宜選択することができる。具体的には、転写にSP6 RNA合成酵素を用いる場合には、SP6プロモーターを用いることが好ましい。また、無細胞タンパク質翻訳系では、プロモーターと単鎖抗体ユニットとの間に、翻訳活性を増強する塩基配列を挿入することが好ましい。翻訳活性を増強させる塩基配列として具体的には、真核生物においては、5’キャップ構造(Shatkin,Cell,9,645−(1976))、コザック配列(Kizak,Nucleic Acid.Res.,12,857−(1984))等があり、また原核生物においてはシャインダルガーノ配列等が知られている。更にはRNAウィルスの5’−非翻訳リーダー配列にも翻訳促進活性があることが見出されており(特許第2814433号公報)、これらの配列を用いてタンパク質合成を効率よく行う方法が開発されている(特開平10−146197号公報)。また、ランダム配列についてそのポリソーム形成への影響を指標として翻訳エンハンス配列を選択する方法によって得られた配列も挙げられる(特願2001−396941明細書)。かくして製造されるDNAを以下、翻訳鋳型と称することがある。
翻訳鋳型の具体例としては、サルモネラ菌のO−抗原を認識するのものとして、例えば図1に示す構造を有するものが挙げられる。
翻訳鋳型を導入する宿主としては、通常タンパク質の合成に用いられるものであって、単鎖抗体が有するジスルフィド結合が保持され得るコムギ胚芽由来の無細胞タンパク質合成系を用いる。これは、他の無細胞タンパク質合成系で製造した抗体では、抗原を認識するための立体構造を十分に保持できないために、低いKd値しか示していない(ALEXANDER ZDANOV.,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA.,Vol 91,pp.6423−6427(1994)、C.Roger Mackenzie.,et al.,THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY.,Vol 271,pp.1527−1533(1998))。本発明に用いられるコムギ胚芽由来細胞抽出液として具体的には、市販のものであるであるPROTEIOSTM(TOYOBO社製)等が挙げられる。
また、分子内ジスルフィド結合を保持され、かつタンパク質が合成される反応液は、上記のコムギ胚芽由来無細胞翻訳系を行う反応液(以下、これを「弱還元型翻訳反応液」と称することがある)のタンパク質合成に必要な成分のうち、還元剤の濃度を調製することにより作製することができる。具体的な還元剤とその濃度としては、ジチオスレイトール(以下これを「DTT」と称することがある)を最終濃度20〜70μM、好ましくは30〜50μM、2−メルカプトエタノールを最終濃度0.1〜0.2mM、グルタチオン/酸化型グルタチオンの濃度が30〜50μM/1〜5μMの範囲等が挙げられる。
このような翻訳反応液中の還元剤濃度は、上記したものに限定されるものではなく、合成しようとするタンパク質により適宜変更することができる。還元剤の至適濃度範囲の選択法としては、特に制限はないが、例えば、ジスルフィド結合交換反応を触媒する酵素の効果によって判断する方法を挙げることができる。具体的には、還元剤の濃度を様々にふった翻訳反応液を調製し、これらにジスルフィド結合交換反応を触媒する酵素を添加して分子内にジスルフィド結合を有するタンパク質合成を行う。また、対照実験として同様の翻訳反応液にジスルフィド結合交換反応を触媒する酵素を添加しないで同様のタンパク質合成を行う。ここで合成されるタンパク質の可溶化成分を、例えば遠心分離等の方法により分離する。この可溶化成分が全体の50%(可溶化率50%)以上であり、またその可溶化成分がジスルフィド結合交換反応を触媒する酵素の添加により増加した反応液が、該タンパク質の分子内ジスルフィド結合を保持したまま合成する反応液として適していると判断することができる。さらには、上記のジスルフィド結合交換反応を触媒する酵素の効果によって選択された還元剤の濃度範囲のうち、合成されるタンパク質量の最も多い還元剤の濃度をさらに好ましい濃度範囲として選択することができる。
このような還元剤濃度を有する反応液の調整方法としては、還元剤を含まないコムギ胚芽由来無細胞タンパク質合成用細胞抽出液を調製し、これにコムギ胚芽由来無細胞タンパク質翻訳系に必要な成分とともに、上記の濃度範囲となるように還元剤を添加する方法や、コムギ胚芽由来無細胞タンパク質合成用細胞抽出液から上記の濃度範囲となるように還元剤を除去する方法等が用いられる。コムギ胚芽由来無細胞タンパク質合成用細胞抽出液はこれを抽出する際に高度の還元条件を必要とするため、抽出後にこの溶液から還元剤を取り除く方法がより簡便である。細胞抽出液から還元剤を取り除く方法としては、ゲルろ過用担体を用いる方法等が挙げられる。具体的には、例えば、セファデックスG−25カラムを予め還元剤を含まない適当な緩衝液で平衡化してから、これに細胞抽出液を通す方法等が挙げられる。
さらにこの細胞抽出液を凍結乾燥することにより凍結乾燥製剤とした後に、これに適当な緩衝液を添加して用いることもできる。凍結乾燥する場合、潮解性の物質の総濃度が60mM以下にして行うことが好ましい。また、該細胞抽出液に上記の翻訳鋳型を添加してから凍結乾燥することもできる。
また、上記凍結乾燥製剤における、潮解性を示す物質(潮解性物質)は、凍結乾燥状態での保存安定性を低下させない含有量は、当該凍結乾燥製剤中に含有されるタンパク質1重量部に対して、0.01重量部以下が好ましく、特に0.005重量部以下が好ましい。なお、ここでいうタンパク質重量は、吸光度(260,280,320nm)を測定することにより算出されるものである。
以上のように還元剤濃度を調整された細胞抽出液を以下弱還元型翻訳反応液ということがある。
また、弱還元型翻訳反応液にさらにジスルフィド結合交換反応を触媒する酵素を添加して翻訳反応を行えば、分子内のジスルフィド結合が保持されたタンパク質を高効率で合成することができる。ジスルフィド結合交換反応を触媒する酵素としては、例えばタンパク質ジスルフィドイソメラーゼ等が挙げられる。これらの酵素のコムギ胚芽由来無細胞翻訳系への添加量は、酵素の種類によって適宜選択することができる。具体的には、コムギ胚芽から抽出した無細胞タンパク質合成用細胞抽出液であって、還元剤としてDTTを20〜70、好ましくは30〜50μM含有する翻訳反応液にタンパク質ジスルフィドイソメラーゼを添加する場合、最終濃度で0.01〜10μMの範囲、好ましくは0.5μMとなるように添加する。また、添加の時期はジスルフィド結合が形成される効率から無細胞翻訳反応開始前に添加しておくことが好ましい。
また、コムギ以外の植物種子由来の無細胞タンパク質翻訳系としては、オオムギ、イネ、コーン等のイネ科植物のものも挙げられる。しかし、このような無細胞タンパク質翻訳系うち、特にコムギ胚芽抽出液を用いることが好ましく、この細胞抽出液を用いる場合を例として、単鎖抗体の製造方法を詳細に説明する。
コムギ胚芽の選別法としては、例えばJohnston,F.B.et al.,Nature,179,160−161(1957)を用いることができ、また胚芽からの細胞抽出液の作製方法としては、Erickson,A.H.et al.,Meth.In Enzymol.,96,38−50(1996)等に記載の方法を用いることができる。
本発明で好適に利用される調製方法により、コムギ胚芽抽出液を回収し、ゲルろ過等により精製することによりコムギ胚芽抽出液を得ることができる。ゲルろ過としては、例えばセファデックスG−25カラム等のゲルろ過装置を用いて行うことができる。ゲルろ過溶液中の各成分の組成・濃度はそれ自体既知であり、無細胞タンパク合成用のコムギ胚芽抽出液の製造法に用いられるものを採用すればよい。ここで、セファデックスG−25カラムを平衡化するための溶液として、還元剤を含まないもの、具体的には、例えば、HEPES−KOH、酢酸カリウム、酢酸マグネシウム、又はL型アミノ酸を含むものを用いることによれば、抽出液中に含まれていた還元剤のうちの約97%が吸収される。具体的には、コムギ胚芽から還元剤としてDTTを1mM含む抽出液を用いて抽出を行った場合、最終的に約30μMのDTTを含むコムギ胚芽抽出液を取得することができる。ただし、還元剤濃度を低下させたコムギ胚芽抽出液は凍結保存によりその活性が著しく低下するため、還元剤の除去工程は翻訳反応に用いる直前に行うことが好ましい。
ゲルろ過後の胚芽抽出液には、微生物、特に糸状菌(カビ)などの胞子が混入していることがあり、これら微生物を排除しておくことが好ましい。特に長期(1日以上)の無細胞タンパク質合成反応中に微生物の繁殖が見られることがあるので、これを阻止することは重要である。微生物の排除手段は特に限定されないが、ろ過滅菌フィルターを用いるのが好ましい。フィルターのポアサイズとしては、混入の可能性のある微生物が除去可能なものであれば特に制限はないが、通常0.1〜1マイクロメーター、好ましくは0.2〜0.5マイクロメーターが適当である。ちなみに、小さな部類の枯草菌の胞子のサイズは0.5μm×1μmであることから、0.20マイクロメーターのフィルター(例えばSartorius社製のMinisartTM等)を用いるのが胞子の除去にも有効である。ろ過に際して、まずポアサイズの大きめのフィルターでろ過し、次に混入の可能性のある微生物が除去可能であるポアサイズのフィルターを用いてろ過するのが好ましい。
このようにして得られた細胞抽出液は、原料細胞自身が含有する又は保持するタンパク質合成機能を抑制する物質(トリチン、チオニン、リボヌクレアーゼ等の、mRNA、tRNA、翻訳タンパク質因子やリボソーム等に作用してその機能を抑制する物質)を含む胚乳がほぼ完全に取り除かれ純化されている。ここで、胚乳がほぼ完全に取り除かれ純化されているとは、リボソームが実質的に脱アデニン化されない程度まで胚乳部分を取り除いたコムギ胚芽抽出液のことであり、また、リボソームが実質的に脱アデニン化されない程度とは、リボソームの脱アデニン化率が7%未満、好ましくは1%以下になっていることをいう。
また、このような胚乳成分を取り除いた細胞抽出液は、低分子のタンパク質合成阻害物質(以下、これを「低分子合成阻害物質」と称することがある)を含有しているため、細胞抽出液の構成成分から、これら低分子合成阻害物質を分子量の違いにより分画排除することが好ましい。排除されるべき物質(低分子阻害物質)の分子量は、細胞抽出液中に含まれるタンパク質合成に必要な因子よりも小さいものであればよい。具体的には、分子量50,000〜14,000以下、好ましくは14,000以下のものが挙げられる。
低分子合成阻害物質の細胞抽出液からの排除方法としては、それ自体既知の通常用いられる方法が用いられるが、具体的には透析膜を介した透析による方法、ゲルろ過法、あるいは限外ろ過法等が挙げられる。このうち、透析による方法(透析法)が、透析内液に対しての物質の供給のし易さ等の点において好ましい。以下、透析法を用いる場合を例に詳細に説明する。
透析に用いる透析膜としては、50,000〜12,000の排除分子量を有するものが挙げられる、具体的には排除分子量12,000〜14,000の再生セルロース膜(Viskase Sales,Chicago社製)や、排除分子量50,000のスペクトラ/ポア6(SPECTRUM LABOTRATORIES INC.,CA,USA製)等が好ましく用いられる。このような透析膜中に適当な量の上記細胞抽出液を入れ常法を用いて透析を行う。透析を行う時間は、30分〜24時間程度が好ましい。
低分子合成阻害物質の排除を行う際、細胞抽出液に不溶性成分が生成される場合には、これを阻害する(以下、これを「細胞抽出液の安定化」と称することがある)ことにより、最終的に得られる細胞抽出液(以下、これを「処理後細胞抽出液」と称することがある)のタンパク質合成活性が高まる。細胞抽出液の安定化の具体的な方法としては、上記した低分子阻害物質の排除を行う際に、少なくとも高エネルギーリン酸化合物、例えばATPまたはGTP等を含む溶液中で行う方法が挙げられる。高エネルギーリン酸化合物としては、ATPが好ましく用いられる。また、好ましくは、ATPとGTP、さらに好ましくはATP、GTP、及び20種類のアミノ酸を含む溶液中で行う。
これらの成分(以下、これを「安定化成分」と称することがある)を含む溶液中で低分子阻害物質の排除を行う場合は、細胞抽出液に予め安定化成分を添加し、インキュベートした後、これを低分子阻害物質の排除工程に供してもよい。低分子合成阻害物質の排除に透析法を用いる場合は、細胞抽出液だけでなく透析外液にも安定化成分を添加して透析を行い低分子阻害物質の排除を行うこともできる。透析外液にも安定化成分を添加しておけば、透析中に安定化成分が分解されても常に新しい安定化成分が供給されるのでより好ましい。このことは、ゲルろ過法や限外ろ過法を用いる場合にも適用でき、それぞれの担体を安定化成分を含むろ過用緩衝液により平衡化した後に、安定化成分を含む細胞抽出液を供し、さらに上記緩衝液を添加しながらろ過を行うことにより同様の効果を得ることができる。
安定化成分の添加量、及び安定化処理時間としては、細胞抽出液の種類や調製方法により適宜選択することができる。これらの選択の方法としては、試験的に量及び種類をふった安定化成分を細胞抽出液に添加し、適当な時間の後に低分子阻害物質の排除工程を行い、取得された処理後細胞抽出液を遠心分離等の方法で可溶化成分と不溶化成分に分離し、そのうちの不溶性成分が少ないものを選択する方法が挙げられる。さらには、取得された処理後細胞抽出液を用いて無細胞タンパク質合成を行い、タンパク質合成活性の高いものを選択する方法も好ましい。また、上記の選択方法において、細胞抽出液と透析法を用いる場合、適当な安定化成分を透析外液にも添加し、これらを用いて透析を適当時間行った後、得られた細胞抽出液中の不溶性成分量や、得られた細胞抽出液のタンパク質合成活性等により選択する方法も挙げられる。
このようにして選択された細胞抽出液の安定化条件の例として、具体的には、上記調製したコムギ胚芽抽出液で、透析法により低分子阻害物質の排除工程を行う場合においては、そのコムギ胚芽抽出液、及び透析外液中に,ATPを100μM〜0.5mM、GTPを25μM〜1mM、20種類のL型アミノ酸をそれぞれ25μM〜5mM添加して30分〜1時間以上の透析を行う方法等が挙げられる。透析を行う場合の温度は、タンパク質合成活性が失われず、かつ透析が可能な温度であれば如何なるものであってもよい。具体的には、最低温度としては、溶液が凍結しない温度で、通常−10℃、好ましくは−5℃、最高温度としては透析に用いられる溶液に悪影響を与えない温度の限界である40℃、好ましくは38℃である。
細胞抽出液への安定化成分の添加方法は、特に制限はなく、低分子阻害物質の排除工程の前に添加しこれを適当時間インキュベートして安定化を行った後、低分子合成阻害物質の排除工程を行ってもよいし、安定化成分を添加した細胞抽出液、及び/または安定化成分を添加した該排除工程に用いるための緩衝液を用いて低分子合成阻害物質の排除工程を行ってもよい。
上記した無細胞タンパク質合成用細胞抽出液は、これを上記に記載した範囲の還元剤の濃度範囲に調製し、無細胞タンパク質合成に必要なエネルギー源やアミノ酸、翻訳鋳型、あるいはtRNA等、またジスルフィド結合交換反応を触媒する酵素を必要に応じて添加してそれぞれ選択されたそれ自体既知のシステム、または装置に投入し、タンパク質合成を行うことができる。タンパク質合成のためのシステムまたは装置としては、バッチ法(Pratt,J.M.et al.,Transcription and Tranlation,Hames,179−209,B.D.&Higgins,S.J.,eds,IRL Press,Oxford(1984))、アミノ酸、エネルギー源等を連続的に反応系に供給する連続式無細胞タンパク質合成システム(Spirin,A.S.et al.,Science,242,1162−1164(1988))、透析法(木川等、第21回日本分子生物学会、WID6)、あるいは重層法(Sawasaki,T.,et al.,FEBS Let.,514,102−105(2002))等が挙げられる。
さらには、合成反応系に、鋳型のRNA、アミノ酸、エネルギー源等を必要時に供給し、合成物や分解物を必要時に排出する方法(特開2000−333673号公報:以下これを「不連続ゲルろ過法」と称することがある)等を用いることができる。
このうち、アミノ酸やエネルギー源の連続、または不連続供給系を使用することにより、反応を長時間維持させることができ、更なる効率化が可能となるが、弱還元型翻訳反応液を用いてタンパク質合成を行う場合は、バッチ法を用いる方がタンパク質合成効率が高い傾向にあるため好ましい。また、上記に記載の方法によりコムギ胚芽抽出液を調製した場合にはtRNAを充分に含んでいるため通常これを添加する必要が無い。
バッチ法によりタンパク質合成を行う場合には、例えば翻訳鋳型を除いた合成反応液を必要に応じて適当時間プレインキュベートした後に翻訳鋳型を添加してインキュベートすること等により行うことができる。合成反応液としては、翻訳反応液として、例えば、10〜50mM HEPES−KOH(pH7.8)、55〜120mM酢酸カリウム、1〜5mM酢酸マグネシウム、0.1〜0.6mMスペルミジン、各0.025〜1mM L−アミノ酸、20〜70μM、好ましくは30〜50μMのDTT、1〜1.5mM ATP、0.2〜0.5mM GTP、10〜20mMクレアチンリン酸、0.5〜1.0U/μl RNase inhibitor、0.01〜10μMタンパク質ジスルフィドイソメラーゼ、及び24〜75%コムギ胚芽抽出液を含むもの等が用いられる。
このような翻訳反応液を用いた場合プレインキュベートは10〜40℃で5〜10分間、インキュベートは同じく10〜40℃、好ましくは18〜30℃、さらに好ましくは20〜26℃で行う。反応時間は、反応が停止するまでの時間であるが、バッチ法では通常10分〜7時間程度である。(Pratt,J.M.et al.,Transcription and Translation,Hames,179−209,B.D.&Higgins,S.J.,eds,IRL Press,Oxford(1984)参照)。
透析法によりタンパク質合成を行う場合には、合成反応液を透析内液とし、透析外液と物質移動が可能な透析膜によって隔離される装置を用いて、タンパク質合成を行う(木川等、第21回日本分子生物学会、WID6参照)。
重層法を用いてタンパク質合成を行う場合には、合成反応液を適当な容器に入れ、該溶液上に、上記透析法に記載した透析外液を界面を乱さないように重層することによりタンパク質合成を行う(Sawasaki,T.,et al.,FEBS Let.,514,102−105(2002)、特許公開番号WO 02/24939 A1参照)
不連続ゲルろ過法を用いてタンパク質合成を行う場合には、合成反応液により合成反応を行い、合成反応が停止した時点で、鋳型のRNA、アミノ酸、エネルギー源等を供給し、合成物や分解物を排出することによりタンパク質合成を行う。具体的には例えば、翻訳鋳型を除いた上記合成反応液を必要に応じて適当時間プレインキュベートした後、翻訳鋳型を添加して、適当な容器に入れ反応を行う。容器としては、例えばマイクロプレート等が挙げられる。この反応下では、例えば容量の48%容のコムギ胚芽抽出液を含む反応液の場合には反応1時間で合成反応は完全に停止する。このことは、アミノ酸のタンパク質への取りこみ測定やショ糖密度勾配遠心法によるポリリボソーム解析(Proc.Natl.Acad.Sci.USA.,97,559−564(2000))により確認することができる。合成反応の停止した上記反応溶液を、予め上記透析法に記載の透析外液と同様の組成の供給液により平衡化したゲルろ過カラムを通す。このろ過溶液を再度適当な反応温度に保温することにより、合成反応が再開し、タンパク質合成は数時間に渡って進行する。以下、この反応とゲルろ過操作を繰り返す。反応温度、及び時間は用いるタンパク質合成系において適宜選択されるが、コムギ胚芽抽出液を用いた系においては26℃で約1時間ごとにゲルろ過を繰り返すのが好ましい。
このような無細胞タンパク質翻訳において、本発明の単鎖抗体に標識化物質を特定の酵素の存在下で結合させる場合には、標識化物質と、それをリンカー部分のポリペプチドに結合し得る酵素の存在下で上記した翻訳反応を行う。具体的には、標識化物質としてビオチンをリンカーに結合させる場合、リンカーに予め挿入したビオチンリガーゼに認識されるアミノ酸を認識してビオチンを結合させる酵素であるビオチンリガーゼ(Avidity,LLC社製等)等の存在下で翻訳反応を行う。ビオチンおよびビオチンリガーゼの添加量は、市販製品(酵素)に添付されている説明書に記載の量が好ましい。
また、標識化物質をタンパク質合成の後に結合する場合には、翻訳反応終了後、翻訳反応液中の単鎖抗体のリンカー部分に、それぞれの標識化物質に適した方法により結合してもよいし、下記の方法で単鎖抗体を精製した後に、それぞれの標識化物質に適した方法により結合してもよい。
かくして得られた本発明の単鎖抗体又は標識化単鎖抗体は、それ自体既知の方法により確認することができる。具体的には例えば、アミノ酸のタンパク質への取りこみ測定や、SDS−ポリアクリルアミド電気泳動による分離とクマシーブリリアントブルー(CBB)による染色、オートラジオグラフィー法(Endo,Y.et al.,J.Biotech.,25,221−230(1992);Proc.Natl.Acad.Sci.USA.,97,559−564(2000))等を用いることができる。
また、かくして得られる反応液には、目的の単鎖抗体又は標識化単鎖抗体が高濃度に含まれているので、透析、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー、ゲルろ過等のそれ自体既知の分離、精製法により、該反応液から目的の単鎖抗体又は標識化単鎖抗体を容易に取得することができる。
(3)標識化単鎖抗体の利用
本発明の標識化単鎖抗体は、抗原との結合性を解析することにより抗原抗体反応の解析方法に用いることができる。抗原抗体反応の解析方法は、以下の(I)〜(VI)工程を含むことによって行える。
(I)以下の要素の▲1▼又は▲2▼を含む、単鎖抗体のジスルフィド結合が保持される条件下において、標識化単鎖抗体を調製する工程、
▲1▼特定抗原への結合性を有する抗体の重鎖および軽鎖をコードするDNAが、翻訳後に特定の酵素の存在下で標識化物質を結合し得る塩基配列を含むリンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAを、特定の酵素の存在下でコムギ無細胞系タンパク質合成系を用いて転写翻訳し、標識化単鎖抗体を製造する工程、
▲2▼特定抗原への結合性を有する抗体の可変領域である重鎖および軽鎖をコードするDNAが、翻訳後に特定の酵素の存在下で標識化物質を結合し得る塩基配列を含むリンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAを、特定の酵素の存在下でコムギ無細胞系タンパク質合成系を用いて転写翻訳し、標識化単鎖抗体を製造する工程、
(II)以下の要素を含む、標識化単鎖抗体の標識化物質が固相化物質である場合の、標識化単鎖抗体の標識化物質と特異的に結合する物質(アダプター物質)を調製する工程、
▲1▼複数の領域に区画された基盤に標識化単鎖抗体の標識化物質と特異的に結合する物質(アダプター物質)を固定する工程、
▲2▼前記▲1▼の基盤に固定されなかった標識化単鎖抗体の標識化物質と特異的に結合する物質(アダプター物質)を除去する工程、
▲3▼前記▲1▼又は▲2▼の工程の前後において、適宜基盤における非特異的吸着を除去する工程、
(III)以下の要素を含む、標識化物質が固相化物質である場合の固相化単鎖抗体を調製する工程、
▲1▼前記(I)▲1▼又は▲2▼で調製した標識化単鎖抗体を(II)に記載の標識化単鎖抗体と特異的に結合する物質(アダプター物質)を表面に有する複数の領域に区画された基盤に必要量を添加、接触させる工程、
▲2▼前記▲1▼の基盤上の標識化単鎖抗体と特異的に結合する物質(アダプター物質)に固定されなかった標識化単鎖抗体を除去する工程、
▲3▼前期▲2▼の工程に続いて、適宜基盤における非特異的吸着を除去する工程、
(IV)以下の要素を含む、標識化物質がシグナル物質である場合の標識化単鎖抗体を調製する工程、
▲1▼適宜、複数の領域に区画された基盤おける非特異的吸着を除去する工程、
▲2▼前記(I)▲1▼又は▲2▼で調製した標識化単鎖抗体の標識化物質を基盤に必要量を添加させる工程、
(V)被検物質を前記(III)又は(IV)に記載の各基盤に必要量添加し、標識化単鎖抗体と該被検物質との結合性を解析する工程、
(VI)(V)の結合性結果をもとに、標識単鎖抗体と被検物質との相互作用を質的又は量的に判定する工程。
上記抗原抗体解析方法における、単鎖抗体のジスルフィド結合が保持される条件とは、標識化単鎖抗体を製造する工程において、製造される標識化単鎖抗体のジスルフィド結合が保持され得る条件であれば特に限定されない。具体的には(iii)単鎖抗体の製造に記載の方法である、翻訳反応液中の還元剤濃度を調整することにより行える。また、アダプター物質及び標識化単鎖抗体を除去する方法とは、通常当業者が用いる洗浄用緩衝液を用いて基盤を数回洗浄することにより、基盤上から除去することである。また、基盤に固定されたアダプター物質における非特異的吸着を除去する方法とは、通常当業者が用いるブッキング液等を基盤に満たし。その後、数回緩衝液で洗浄することにより行える。
単鎖抗体を固相化した場合には、非特異的吸着を減少させるために、当該分野において周知の方法を用いることができる。具体的には、ウシ血清アルブミン(BSA)、還元低脂肪乳、サケ精子DNA、ブタヘパリンなどを用いてアレイ固体支持体をプレコーティングする方法を含む(Ausubel,.et al.,Short Protocols in Molecular Biology,3rd.edition(1995))。
上記抗原抗体解析方法に用いる基盤としては、抗原抗体反応の解析方法あるいは装置に適したものを用いることができる。具体的には、固相酵素免疫検定法(Enzyme Linked Immunosorbent Assay(ELISA):Crowthjer,J.R.,Methods in Moleculer Biology,42,(1995))をにより解析する場合、通常ELISA法により用いられるプラスチック製のマイクロタイタープレートが好ましい。表面プラズモン共鳴法(Cullen,D.C.et al.,Biosciences,3(4),211−225(1987−88))を用いる場合には、ガラス等の透明基盤上に金、銀、白金等の金属薄膜が構成されたものが好ましい。また、エバネッセント場分子イメージング法(Funatsu,T.,et al.,Nature,374,555−559(1995))を用いる場合には、ガラス等の透明体が好ましく、さらに好ましくは石英ガラス製のものが用いられる。蛍光イメージングアナライズ法を用いる場合には、通常タンパク質等を固定化するのに用いられるニトロセルロースメンブレンやナイロンメンブレン、あるいはプラスチック製のマイクロタイタープレート等も用いることができる。また、複合糖質(例えば、アガロースとセファロース)、アクリル樹脂(例えば、ポリアクリルアミドとラテックスビーズ)、マグネットビーズ、シリコンウェハー等も基盤として用いることができる。
このような基盤へのアダプター物質の結合は、それ自体既知の通常使用される方法を用いることができる。具体的には、ジアゾ法、ペプチド法(酸アミド誘導体、カルボキシクロライド樹脂、無水マレイン酸誘導体、イノシアナート誘導体、臭化シアン活性化多糖体、セルロースカルボナート誘導体等を用いる方法、アルキル法、架橋試薬を用いる方法、Ugi反応による方法等が挙げられる。また、ガラス等の基盤を用いる場合には、物理的に吸着させる方法も用いられる。さらには、ストレプトアビジン−マグネット(Promega社製)のように市販のものを用いることもできる。
かくして得られた標識化単鎖抗体を、1つまたはそれ以上の既知抗原等の被検物質を含む溶液と接触させ、抗原抗体反応を解析することにより、該抗原に対する結合特異性を有する抗体を同定することができる。この抗原はタンパク質であってもよいし、また有機化合物、炭水化物、核酸などであってもよい。これらは、単離されたものでもよいし、また、組換えまたは天然に存在するものであってもよい。使用される抗原の量は、約1〜100ng/μlの範囲が好ましい。抗原抗体反応に要する時間は、通常5分間〜24時間の範囲であり、一般には0.5〜2時間が好ましい。
抗原抗体反応の後、固相化単鎖抗体の場合は、該抗体を結合した固相を界面活性剤等を含む生化学的に用いられる緩衝液により洗浄する工程も付加することができる。緩衝液の組成および洗浄の回数等は抗原抗体反応の強さ等により適宜選択される。
また、上記抗原抗体反応の解析方法は、標識化物質が固相化物質である場合には、固相化単鎖抗体と抗原との結合性を解析し、標識化物質がシグナル物質である場合は、抗原との結合性を溶液中で解析することにより抗原抗体反応を解析することができる。
標識化単鎖抗体と被検物質との相互作用を量的又は質的に判定する方法は、それ自体既知の通常用いられる方法により行うことができる。具体的には、ELISA法、表面プラズモン共鳴法、エバネッセント場分子イメージング法、蛍光イメージングアナライズ法、あるいは放射性同位体ラベルを用いた方法等も挙げられる。
抗原等の被検物質とは、抗原を含む可能性があればよい。具体的には、例えば、血液等の体液、細菌の細胞壁抽出物、タンパク質混合物等が挙げられる。
本発明の標識化単鎖抗体を用いた抗原抗体反応の解析方法及び該解析方法に試薬を含む抗原抗体反応の測定用試薬キットによれば、例えば、ヒトの自己抗体の有無や、がん細胞特異抗原等を解析、診断するツールとなることができる。
(1) Single-chain antibody and labeled single-chain antibody
The single chain antibody used in the present invention is such that the heavy chain and the light chain of the antibody are bound via a linker and the antibody has an activity of binding to an antigen having a specific binding affinity. It may be any. Preferably, the antibody whose heavy chain is located at the N-terminus of the single-chain antibody molecule is used. The antibody is preferably a monoclonal antibody having an activity of recognizing and binding a specific antigen. Further, the heavy chain and light chain of an antibody do not need to include the entire length thereof, but may be any site sufficient for recognizing an antigen and having a specific affinity binding. Specifically, the variable region is preferably used.
The linker is not particularly limited as long as it has a length sufficient to crosslink the heavy chain and the light chain of the antibody through the linker and has a structure for having a labeling substance. Generally, a polypeptide consisting of 10 to 30 amino acids is preferably used. The specific structure can be appropriately selected according to the labeling substance described below.
As the labeling substance, those used for the purpose of labeling the single chain antibody of the present invention (hereinafter, this may be referred to as “signal substance”) and the purpose of immobilizing the single chain antibody of the present invention What is used (hereinafter, this may be referred to as “solid phase substance”) is preferable. Specifically, as the signal substance, a fluorescent dye capable of binding to an amino acid, such as a fluorescein series, a rhodamine series, an eosin series, an NBD series, or a photosensitizer, such as methylene blue or rose bengal, or a nucleus is used. Examples thereof include substances that give a specific signal in a magnetic resonance spectrum (NMR), such as amino acids containing a fluorine atom or a phosphorus atom. Further, the solid phase substance may be any substance as long as it is a substance that binds to a specific substance bound on the solid phase surface (hereinafter, this may be referred to as “adapter substance”). Examples of the combination of the immobilized substance and the adapter substance include biotin-binding proteins such as biotin/avidin and streptavidin, maltose/maltose binding proteins, guanine nucleotides/G proteins, polyhistidine peptides/metal ions such as nickel or cobalt, Glutathione-S-transferase/glutathione, DNA binding protein/DNA, antibody/antigen molecule (epitope), calmodulin/calmodulin binding peptide, ATP binding protein/ATP, or various receptor proteins such as estradiol receptor protein/estradiol/ligands thereof Etc. Any of these may be a solid phase substance or an adapter substance. Among these, it is preferable to use biotin as the solid phase substance and streptavidin as the adapter substance, or polyhistidine peptide as the solid phase substance and nickel as the adapter substance.
As the labeling substance, a substance capable of binding to the polypeptide of the linker portion of the antibody in the presence of a specific enzyme in the method of binding to the linker portion can also be used. Examples of such a substance include biotin. When biotin is used as the labeling substance, biotin ligase may be mentioned as the specific enzyme, and the linker may be one having an amino acid sequence recognized by biotin ligase.
Further, the labeling substance may be a substance incorporated as a part of the linker portion of the antibody, and a specific example thereof is a polyhistidine peptide. In this case, a linker containing a polyhistidine peptide is used.
The binding or incorporation of the labeling substance into the linker portion can be carried out by a method known per se depending on the properties of the signal substance or the solid-phased substance and the adapter substance used.
(2) Method for producing single-chain antibody and labeled single-chain antibody
The single chain antibody and the labeled single chain antibody of the present invention are produced, for example, by the following method. First, (i) a monoclonal antibody that recognizes a target protein or a part thereof as an antigen is produced, and (ii) a DNA encoding the monoclonal antibody is obtained. Furthermore, the sequences encoding the heavy chain and the light chain are specified, and the sequences encoding the linker are sandwiched between and linked (hereinafter, this DNA fragment may be referred to as “single chain antibody unit”). (Iii) The protein encoded by the produced single-chain antibody unit is synthesized by an appropriate method so that its structure is correctly retained. When the labeling substance is bound to the linker portion during or after the synthesis, this is bound. These detailed methods will be described below.
(I) Production of monoclonal antibody
The antigen of the single-chain antibody of the present invention is not particularly limited, and may be any one as long as it has immunogenicity. Specifically, for example, Salmonella sugar chains and the like can be mentioned. As a method for preparing a monoclonal antibody that specifically recognizes these antigens, a commonly used known method can be used, and a polypeptide used as an antigen also has a high antigenicity according to the known method, and an epitope (antigen determination). A suitable sequence can be selected and used as a group. As a method for selecting an epitope, commercially available software such as Epitope Adviser (manufactured by Fujitsu Kyushu System Engineering Co.) can be used.
As the polypeptide used as the above-mentioned antigen, it is preferable to use a synthetic peptide synthesized according to a known method. The polypeptide serving as an antigen may be prepared in a suitable solution or the like according to a known method to immunize a mammal such as rabbit or mouse, but the antigen may be used for stable immunization or to increase the antibody titer. It is preferable to use the peptide as a conjugate with an appropriate carrier protein or to immunize by adding an adjuvant or the like.
The route of administration of the antigen for immunization is not particularly limited, and any route such as subcutaneous, intraperitoneal, intravenous, or intramuscular may be used. Specifically, for example, a method of inoculating BALB/c mice with the antigen polypeptide several times every several days to several weeks is used. Further, the intake amount of the antigen is preferably 0.3 to 0.5 mg/once when the antigen is a polypeptide, but is appropriately adjusted depending on the type of polypeptide and the animal species to be immunized.
After immunization, appropriately test blood is collected to confirm an increase in antibody titer by a method such as a solid phase enzyme immunoassay (hereinafter, sometimes referred to as “ELISA method”) or Western blotting, and the antibody is sufficiently Blood is drawn from animals of increased value. By subjecting this to an appropriate treatment used for antibody preparation, a polyclonal antibody can be obtained. Specifically, there may be mentioned, for example, a method of obtaining a purified antibody obtained by purifying an antibody component from serum according to a known method. Alternatively, a monoclonal antibody can be produced by using a hybridoma obtained by fusing spleen cells of the animal and myeloma cells according to a known method (Milstein, et al., Nature, 256, 495 (1975)). .. The monoclonal antibody can be obtained, for example, by the following method.
First, antibody-producing cells are obtained from an animal whose antibody titer has been increased by immunization with the above-mentioned antigen. Antibody-producing cells are plasma cells and their precursor cells, lymphocytes, which may be obtained from any individual, but are preferably obtained from the spleen, lymph nodes, peripheral blood or the like. The myeloma to be fused with these cells is generally a cell line obtained from a mouse, for example, P3X63-Ag8.653 (ATCC:CRL) which is an 8-azaguanine resistant mouse (BALB/c-derived etc.) myeloma cell line. -1580), P3-NS1/1Ag4.1 (RIKEN Cell Bank: RCB0095) and the like are preferably used. For cell fusion, antibody-producing cells and myeloma cells are mixed at an appropriate ratio, and 50% polyethylene is added to an appropriate cell fusion medium such as RPMI1640, Iscove's modified Dulbecco's medium (IMDM), or Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM). It can be performed by using a solution in which glycol (PEG) is dissolved. It can also be performed by an electrofusion method (U. Zimmermann. et al., Naturewissenschaften, 68, 577 (1981)).
The hybridoma was prepared by using 5% CO in a normal medium (HAT medium) containing an appropriate amount of hypoxanthine/aminopterin/thymidine (HAT) solution by utilizing the fact that the myeloma cell line used was an 8-azaguanine resistant strain. Two It can be selected by culturing at 37°C for an appropriate time. This selection method can be appropriately selected and used depending on the myeloma cell line to be used. By analyzing the antibody titer of the antibody produced by the selected hybridoma by the method described above, the hybridoma producing the antibody with a high antibody titer is separated by the limiting dilution method or the like, and the separated fused cells are cultured in an appropriate medium to obtain A monoclonal antibody can be obtained by purifying the obtained culture supernatant by an appropriate method such as ammonium sulfate fractionation or affinity chromatography. A commercially available monoclonal antibody purification kit can also be used for purification. In addition, ascites containing a large amount of the monoclonal antibody of the present invention can be obtained by growing the antibody-producing hybridoma obtained above in the abdominal cavity of an animal of the same strain as the immunized animal or a nude mouse.
(Ii) Acquisition of DNA encoding heavy chain and light chain of monoclonal antibody and preparation of single chain antibody unit
As a method for obtaining the DNA encoding the heavy chain (H chain) and the light chain (L chain) of the monoclonal antibody obtained in (i) above, specifically, an immunoglobulin obtained from a hybridoma producing the monoclonal antibody A part of the H chain and the L chain, preferably a part of the amino acid sequence of the amino acid sequence possessed by the variable region (V region), and a method of cloning a gene encoding the same based on the amino acid sequence, Can be mentioned. Here, the variable regions of the H chain and L chain of the monoclonal antibody are preferably composed of a framework region (FR) and a hypervariable region (CDR).
The DNA encoding the variable regions of the H and L chains thus obtained is, for example, as a single-chain antibody that recognizes the O-antigen of Salmonella, see Andand, N. et al. N. , Et al. J. Biol. Chem. , 266, 21874-21879 (1991).
A DNA encoding the linker is sandwiched between the DNAs encoding the variable regions of the H and L chains thus obtained, and both DNA fragments are ligated by an appropriate method to prepare a single chain antibody unit. Here, the single-chain antibody unit does not have to be obtained as a DNA fragment alone, and may be constructed at the same time as insertion into an expression vector or the like described later. The DNA encoding the linker may be any DNA as long as it encodes the linker described in (1). Specifically, for example, a DNA encoding a linker containing an amino acid sequence recognized by biotin ligase (Peter J. Schatz (1993) Biotechnology, 11 (1138-1143) is preferable, and examples thereof include those shown in SEQ ID NO: 1. Examples of the labeling substance incorporated as a part of the linker portion include those containing a base sequence encoding a polyhistidine peptide.
The DNA encoding the linker can be prepared by a method generally used, but it is preferably prepared by chemical synthesis.
(Iii) Production of single chain antibody
The single-chain antibody unit thus obtained is ligated under the control of an appropriate promoter and introduced into a host, or transcribed by an appropriate method and then produced using a cell-free protein translation system. A single-chain antibody can be produced by expressing the chain antibody under the condition that the disulfide bond of the chain antibody is retained. Here, an antibody having a low antigen-binding property can also be obtained as an antibody having a higher binding property by using an evolutionary engineering method known per se.
The appropriate promoter can be appropriately selected depending on the host used or the RNA synthase used for transcription. Specifically, when SP6 RNA synthase is used for transcription, it is preferable to use SP6 promoter. In addition, in the cell-free protein translation system, it is preferable to insert a nucleotide sequence that enhances translation activity between the promoter and the single-chain antibody unit. Specifically, in eukaryotes, 5′ cap structure (Shatkin, Cell, 9, 645-(1976)), Kozak sequence (Kizak, Nucleic Acid. Res., 12, 857- (1984)) and Shine-Dalgarno sequences are known in prokaryotes. Furthermore, it has been found that the 5'-untranslated leader sequence of RNA virus also has a translation promoting activity (Japanese Patent No. 2814433), and a method for efficiently performing protein synthesis using these sequences has been developed. (Japanese Patent Laid-Open No. 10-146197). In addition, a sequence obtained by a method of selecting a translation enhance sequence using an effect of the random sequence on polysome formation as an index can also be mentioned (Japanese Patent Application No. 2001-396941). The DNA thus produced may be hereinafter referred to as a translation template.
Specific examples of the translation template include those that recognize the O-antigen of Salmonella and have, for example, the structure shown in FIG.
As a host into which the translation template is introduced, a wheat germ-derived cell-free protein synthesis system, which is usually used for protein synthesis and is capable of retaining the disulfide bond of a single-chain antibody, is used. This is because the antibodies produced by other cell-free protein synthesis systems cannot sufficiently retain the three-dimensional structure for recognizing the antigen, and thus show only a low Kd value (ALEXANDER ZDANOV., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., Vol 91, pp. 6423-6427 (1994), C. Roger Mackenzie., et al., THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY., Vol 271, pp. 1527-1533. . Specifically, the wheat germ-derived cell extract used in the present invention is commercially available PROTEIOS. TM (Manufactured by TOYOBO) and the like.
Further, the reaction solution in which the intramolecular disulfide bond is retained and the protein is synthesized is a reaction solution for performing the above-mentioned wheat embryo-derived cell-free translation system (hereinafter, referred to as "weakly reduced translation reaction solution"). It can be prepared by adjusting the concentration of the reducing agent among the components necessary for protein synthesis (1). As a specific reducing agent and its concentration, dithiothreitol (hereinafter sometimes referred to as “DTT”) is used at a final concentration of 20 to 70 μM, preferably 30 to 50 μM, and 2-mercaptoethanol is added at a final concentration of 0.1. .About.0.2 mM, and the concentration of glutathione/oxidized glutathione is in the range of 30 to 50 .mu.M/1 to 5 .mu.M.
The concentration of the reducing agent in such a translation reaction solution is not limited to the above-mentioned one, and can be appropriately changed depending on the protein to be synthesized. The method of selecting the optimum concentration range of the reducing agent is not particularly limited, and examples thereof include a method of judging by the effect of an enzyme that catalyzes a disulfide bond exchange reaction. Specifically, a translation reaction solution having various reducing agent concentrations is prepared, and an enzyme that catalyzes a disulfide bond exchange reaction is added to these to synthesize a protein having a disulfide bond in the molecule. As a control experiment, similar protein synthesis is performed without adding an enzyme that catalyzes a disulfide bond exchange reaction to a similar translation reaction solution. The solubilized components of the protein synthesized here are separated by a method such as centrifugation. The solubilized component accounts for 50% or more of the total (solubilized rate 50%), and the reaction liquid in which the solubilized component is increased by the addition of the enzyme that catalyzes the disulfide bond exchange reaction is the intramolecular disulfide bond of the protein. It can be judged to be suitable as a reaction solution for synthesizing while retaining. Further, among the concentration ranges of the reducing agent selected by the effect of the enzyme that catalyzes the disulfide bond exchange reaction, the concentration of the reducing agent having the largest amount of synthesized protein can be selected as a more preferable concentration range. ..
As a method for adjusting a reaction solution having such a reducing agent concentration, a cell extract for wheat germ-derived cell-free protein synthesis containing no reducing agent is prepared, and the components necessary for the wheat germ-derived cell-free protein translation system are prepared using this. At the same time, a method of adding a reducing agent so that the concentration is within the above range, a method of removing the reducing agent from a cell extract for wheat germ-derived cell-free protein synthesis within the above concentration range, and the like are used. Since the cell extract for wheat germ-derived cell-free protein synthesis requires a high degree of reducing conditions when extracting it, the method of removing the reducing agent from this solution after extraction is simpler. Examples of the method for removing the reducing agent from the cell extract include a method using a carrier for gel filtration. Specifically, for example, a method in which a Sephadex G-25 column is preliminarily equilibrated with an appropriate buffer containing no reducing agent, and then the cell extract is passed through this, and the like can be mentioned.
Furthermore, after freeze-drying this cell extract to give a freeze-dried preparation, it is also possible to add an appropriate buffer to this and use it. When freeze-drying, the total concentration of the deliquescent substance is preferably 60 mM or less. It is also possible to add the above translation template to the cell extract and freeze-dry.
In the freeze-dried preparation, the content of the deliquescent substance (deliquescent material) that does not deteriorate the storage stability in the freeze-dried preparation is based on 1 part by weight of the protein contained in the freeze-dried preparation. 0.01 part by weight or less is preferable, and 0.005 part by weight or less is particularly preferable. The protein weight here is calculated by measuring the absorbance (260, 280, 320 nm).
The cell extract with the reducing agent concentration adjusted as described above may be hereinafter referred to as a weakly reduced translation reaction solution.
In addition, by adding an enzyme that catalyzes a disulfide bond exchange reaction to the weakly reduced translation reaction solution to carry out the translation reaction, a protein having an intramolecular disulfide bond can be synthesized with high efficiency. Examples of the enzyme that catalyzes the disulfide bond exchange reaction include protein disulfide isomerase. The amount of these enzymes added to the wheat germ-derived cell-free translation system can be appropriately selected depending on the type of enzyme. Specifically, when a protein disulfide isomerase is added to a translation reaction solution containing 20 to 70, preferably 30 to 50 μM of DTT as a reducing agent, which is a cell extract for cell-free protein synthesis extracted from wheat germ, The final concentration is in the range of 0.01 to 10 μM, preferably 0.5 μM. In addition, it is preferable to add it before the start of the cell-free translation reaction because of the efficiency with which disulfide bonds are formed.
In addition, examples of cell-free protein translation systems derived from plant seeds other than wheat include grasses such as barley, rice, and corn. However, among such cell-free protein translation systems, it is particularly preferable to use wheat germ extract, and the case of using this cell extract will be described as an example in detail.
As a method for selecting wheat germ, for example, Johnston, F. et al. B. et al. , Nature, 179, 160-161 (1957) can be used, and as a method for producing a cell extract from an embryo, Erickson, A. et al. H. et al. , Meth. In Enzymol. , 96, 38-50 (1996) and the like.
The wheat germ extract can be obtained by collecting the wheat germ extract and purifying it by gel filtration or the like according to the preparation method suitably used in the present invention. The gel filtration can be performed using a gel filtration device such as a Sephadex G-25 column. The composition and concentration of each component in the gel filtration solution are known per se, and those used in the method for producing a wheat germ extract for cell-free protein synthesis may be adopted. Here, as a solution for equilibrating a Sephadex G-25 column, a solution containing no reducing agent, specifically, for example, a solution containing HEPES-KOH, potassium acetate, magnesium acetate, or an L-type amino acid is used. By using it, about 97% of the reducing agent contained in the extract is absorbed. Specifically, when extraction is performed from wheat germ using an extract containing 1 mM DTT as a reducing agent, a wheat germ extract containing about 30 μM DTT can be finally obtained. However, since the activity of the wheat germ extract having a reduced concentration of the reducing agent is significantly reduced by cryopreservation, it is preferable to perform the step of removing the reducing agent immediately before using it in the translation reaction.
The germ extract after gel filtration may be contaminated with microorganisms, particularly spores of filamentous fungi (molds), and it is preferable to exclude these microorganisms. It is important to prevent the proliferation of microorganisms, especially during long-term (one day or more) cell-free protein synthesis reaction. The means for eliminating microorganisms is not particularly limited, but it is preferable to use a sterilizing filter for filtration. The pore size of the filter is not particularly limited as long as it is capable of removing microorganisms that may possibly be mixed, but usually 0.1 to 1 micrometer, preferably 0.2 to 0.5 micrometer is suitable. is there. By the way, since the size of the spores of Bacillus subtilis of a small class is 0.5 μm×1 μm, it is effective to use a 0.20 micrometer filter (for example, Minisart™ manufactured by Sartorius) to remove spores. .. In the filtration, it is preferable to first filter with a filter having a larger pore size, and then filter with a pore size capable of removing microorganisms that may possibly be mixed.
The cell extract thus obtained acts on substances (tritin, thionine, ribonuclease, etc., such as mRNA, tRNA, translated protein factor and ribosome) that suppress the protein synthesis function contained or retained by the raw material cells themselves. The endosperm containing the substance that suppresses its function) has been almost completely removed and purified. Here, the term "almost completely removed and purified of endosperm" means a wheat germ extract from which the endosperm portion has been removed to such an extent that the ribosomes are not substantially deadenated, and the ribosomes are substantially deadenized. The degree of not being adeninated means that the rate of denaturation of ribosomes is less than 7%, preferably 1% or less.
In addition, since the cell extract without such endosperm components contains a low-molecular weight protein synthesis inhibitor (hereinafter, this may be referred to as “low-molecular-weight synthesis inhibitor”), the cell extract It is preferable that these low molecular weight synthesis inhibitors are fractionated and eliminated from the constituent components according to the difference in molecular weight. The molecular weight of the substance to be excluded (low-molecular-weight inhibitory substance) may be smaller than the factor required for protein synthesis contained in the cell extract. Specific examples include those having a molecular weight of 50,000 to 14,000 or less, preferably 14,000 or less.
As a method for removing the low-molecular-weight synthesis inhibitor from the cell extract, a commonly used method known per se is used, and specifically, a method by dialysis through a dialysis membrane, a gel filtration method, or an ultrafiltration method. Law etc. are mentioned. Among these, the method by dialysis (dialysis method) is preferable in terms of easiness of supply of the substance to the dialysis solution. Hereinafter, the case of using the dialysis method will be described in detail as an example.
Examples of the dialysis membrane used for dialysis include those having an exclusion molecular weight of 50,000 to 12,000, specifically, a regenerated cellulose membrane having an exclusion molecular weight of 12,000 to 14,000 (Viskase Sales, manufactured by Chicago). Alternatively, Spectra/Pore 6 (manufactured by SPECTRUM LABORATORIES INC., CA, USA) having an exclusion molecular weight of 50,000 is preferably used. An appropriate amount of the above cell extract is placed in such a dialysis membrane and dialyzed by a conventional method. The time for dialysis is preferably about 30 minutes to 24 hours.
When insoluble components are produced in the cell extract when eliminating low-molecular-weight synthesis inhibitors, by inhibiting this (hereinafter, this may be referred to as "stabilization of the cell extract") The protein synthesis activity of the finally obtained cell extract (hereinafter this may be referred to as “post-treatment cell extract”) is increased. As a specific method of stabilizing the cell extract, a method of removing the low-molecular-weight inhibitor described above in a solution containing at least a high-energy phosphate compound such as ATP or GTP can be mentioned. ATP is preferably used as the high-energy phosphoric acid compound. Further, it is preferably carried out in a solution containing ATP and GTP, more preferably ATP, GTP, and 20 kinds of amino acids.
When eliminating low molecular weight inhibitors in a solution containing these components (hereinafter, this may be referred to as "stabilizing component"), after adding the stabilizing component to the cell extract and incubating, Alternatively, this may be subjected to a step of eliminating a low-molecular-weight inhibitor. When the dialysis method is used to eliminate the low-molecular weight synthesis inhibitor, the low-molecular weight inhibitor can be eliminated by adding a stabilizing component not only to the cell extract but also to the external solution of dialysis for dialysis. It is more preferable to add the stabilizing component to the external dialysis solution because a new stabilizing component is always supplied even if the stabilizing component is decomposed during dialysis. This can also be applied when using a gel filtration method or an ultrafiltration method, after equilibrating each carrier with a filtering buffer containing a stabilizing component, and then providing a cell extract containing the stabilizing component, Further, the same effect can be obtained by performing filtration while adding the above buffer solution.
The addition amount of the stabilizing component and the stabilizing treatment time can be appropriately selected depending on the type of cell extract and the preparation method. As a method for selecting these, a stabilizing component having a varied amount and type is experimentally added to the cell extract, and after a suitable time, a low molecular weight inhibitor elimination step is performed, and the obtained treated cell extract is extracted. Examples include a method in which a liquid is separated into a solubilized component and an insolubilized component by a method such as centrifugation, and the one having less insoluble component is selected. Furthermore, a method is also preferred in which cell-free protein synthesis is performed using the obtained treated cell extract and a protein with high protein synthesis activity is selected. Further, in the above selection method, when a cell extract and a dialysis method are used, an appropriate stabilizing component is also added to the external dialysate and dialyzed with these for an appropriate time, and then the obtained cell extract is obtained. There is also a method of selecting based on the amount of insoluble components therein, the protein synthesis activity of the obtained cell extract, and the like.
As an example of the stabilizing conditions of the cell extract thus selected, specifically, in the case of performing the step of eliminating the low-molecular-weight inhibitor by the dialysis method in the wheat germ extract prepared above, the wheat extract A method in which 100 μM to 0.5 mM of ATP, 25 μM to 1 mM of GTP, and 25 μM to 5 mM of 20 types of L-amino acids are added to the germ extract and the dialyzed external solution, and dialysis is performed for 30 minutes to 1 hour or more. Etc. The temperature for dialysis may be any temperature as long as protein synthesis activity is not lost and dialysis is possible. Specifically, the lowest temperature is a temperature at which the solution does not freeze, and is usually -10°C, preferably -5°C, and the highest temperature is 40°C, which is a temperature limit that does not adversely affect the solution used for dialysis. It is preferably 38°C.
The method of adding the stabilizing component to the cell extract is not particularly limited, and it is added before the step of eliminating the low-molecular-weight inhibitor and incubated for a suitable period of time to stabilize it. The exclusion step may be performed, or the removal step for the low-molecular-weight synthesis inhibitor may be performed using a cell extract containing a stabilizing component and/or a buffer solution used in the exclusion step containing a stabilizing component. May be.
The above-mentioned cell extract for cell-free protein synthesis is prepared in the concentration range of the reducing agent in the range described above, and the energy source, amino acid, translation template, tRNA, etc. necessary for cell-free protein synthesis, disulfide, etc. An enzyme that catalyzes a bond exchange reaction may be added as necessary and introduced into a selected system or apparatus known per se for protein synthesis. As a system or an apparatus for protein synthesis, a batch method (Pratt, JM et al., Transcription and Tranlation, Hames, 179-209, BD & Higgins, S. J., eds, IRL Press, Oxford (1984)), a continuous cell-free protein synthesis system (Spirin, AS et al., Science, 242, 1162-1164 (1988)) for continuously supplying an amino acid, an energy source and the like to a reaction system, The dialysis method (Kikawa et al., 21st Japan Society for Molecular Biology, WID6) or the multi-layer method (Sawasaki, T., et al., FEBS Let., 514, 102-105 (2002)) and the like can be mentioned.
Furthermore, a method of supplying a template RNA, an amino acid, an energy source, etc. to a synthesis reaction system when necessary, and discharging a synthesized product or a decomposed product when necessary (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-333673: hereinafter referred to as "discontinuous gel"). Sometimes referred to as "filtration method") and the like can be used.
Of these, by using a continuous or discontinuous supply system of amino acids and energy sources, the reaction can be maintained for a long time and further efficiency can be achieved. When performing protein synthesis, it is preferable to use the batch method because the protein synthesis efficiency tends to be high. In addition, when the wheat germ extract is prepared by the method described above, it is not necessary to add it because it contains sufficient tRNA.
When protein synthesis is carried out by the batch method, it can be carried out, for example, by preincubating the synthesis reaction solution from which the translation template has been removed for an appropriate period of time, and then adding and incubating the translation template. As the synthesis reaction liquid, for example, 10 to 50 mM HEPES-KOH (pH 7.8), 55 to 120 mM potassium acetate, 1 to 5 mM magnesium acetate, 0.1 to 0.6 mM spermidine, and 0.025 each as a translation reaction liquid. ˜1 mM L-amino acid, 20 to 70 μM, preferably 30 to 50 μM DTT, 1 to 1.5 mM ATP, 0.2 to 0.5 mM GTP, 10 to 20 mM creatine phosphate, 0.5 to 1.0 U/μl Those containing RNase inhibitor, 0.01 to 10 μM protein disulfide isomerase, and 24-75% wheat germ extract are used.
When such a translation reaction solution is used, preincubation is performed at 10 to 40°C for 5 to 10 minutes, and incubation is also performed at 10 to 40°C, preferably 18 to 30°C, more preferably 20 to 26°C. The reaction time is the time until the reaction is stopped, but it is usually about 10 minutes to 7 hours in the batch method. (See Pratt, JM et al., Transcription and Translation, Hames, 179-209, BD & Higgins, SJ, eds, IRL Press, Oxford (1984)).
When protein synthesis is carried out by the dialysis method, protein synthesis is carried out using a device that is used as a dialysis inner solution for the synthesis reaction solution and is separated from the outer dialysis solution by a dialysis membrane capable of mass transfer (Kikawa et al. See Japan Society for Molecular Biology, WID6).
When the protein synthesis is carried out using the overlaying method, the synthesis reaction solution is placed in an appropriate container, and the dialyzed external solution described in the above dialysis method is overlaid on the solution so as not to disturb the interface. (Sawasaki, T., et al., FEBS Let., 514, 102-105 (2002), Patent Publication No. WO 02/24939 A1).
When protein synthesis is performed using the discontinuous gel filtration method, the synthesis reaction is performed using the synthesis reaction solution, and when the synthesis reaction is stopped, the template RNA, amino acid, energy source, etc. are supplied to synthesize or decompose the product. Protein synthesis is performed by discharging the substance. Specifically, for example, the above-mentioned synthesis reaction solution from which the translation template has been removed is pre-incubated for an appropriate period of time if necessary, then the translation template is added, and the mixture is placed in an appropriate container and reacted. Examples of the container include a microplate and the like. Under this reaction, for example, in the case of a reaction solution containing 48% by volume of wheat germ extract, the synthesis reaction is completely stopped within 1 hour of the reaction. This can be confirmed by measuring incorporation of amino acids into proteins and polyribosome analysis by sucrose density gradient centrifugation (Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 97, 559-564 (2000)). The reaction solution in which the synthesis reaction has stopped is passed through a gel filtration column that has been equilibrated in advance with a feed solution having the same composition as the external dialysis solution described in the above dialysis method. By keeping the filtered solution at an appropriate reaction temperature again, the synthesis reaction is restarted and the protein synthesis proceeds for several hours. Hereinafter, this reaction and gel filtration operation are repeated. The reaction temperature and time are appropriately selected depending on the protein synthesis system to be used, but in the system using the wheat germ extract, it is preferable to repeat gel filtration at 26° C. about every hour.
In such cell-free protein translation, when a labeling substance is bound to the single-chain antibody of the present invention in the presence of a specific enzyme, the labeling substance and an enzyme capable of binding it to the polypeptide of the linker moiety The translation reaction described above is carried out in the presence of Specifically, when binding biotin as a labeling substance to a linker, biotin ligase (Avidity, LLC, etc.), which is an enzyme that recognizes an amino acid recognized by biotin ligase inserted into the linker in advance and binds biotin Translation reaction is performed in the presence of etc. The amount of biotin and biotin ligase added is preferably the amount described in the instructions attached to the commercial product (enzyme).
When the labeling substance is bound after the protein synthesis, it may be bound to the linker portion of the single-chain antibody in the translation reaction solution after the translation reaction by a method suitable for each labeling substance. Alternatively, the single chain antibody may be purified by the following method and then bound by a method suitable for each labeling substance.
The thus-obtained single-chain antibody or labeled single-chain antibody of the present invention can be confirmed by a method known per se. Specifically, for example, incorporation of amino acids into proteins, separation by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and staining with Coomassie Brilliant Blue (CBB), autoradiography method (Endo, Y. et al., J. Biotech. , 25, 221-230 (1992); Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 97, 559-564 (2000)) and the like can be used.
Further, since the reaction solution thus obtained contains the target single-chain antibody or the labeled single-chain antibody in a high concentration, it is known per se such as dialysis, ion exchange chromatography, affinity chromatography, gel filtration and the like. The desired single-chain antibody or labeled single-chain antibody can be easily obtained from the reaction solution by a separation and purification method.
(3) Use of labeled single chain antibody
The labeled single-chain antibody of the present invention can be used in a method for analyzing an antigen-antibody reaction by analyzing the binding property with an antigen. The analysis method of the antigen-antibody reaction can be performed by including the following steps (I) to (VI).
(I) a step of preparing a labeled single-chain antibody under conditions in which the disulfide bond of the single-chain antibody is retained, including the following elements (1) or (2):
(1) A DNA encoding a linker containing a nucleotide sequence capable of binding a labeling substance in the presence of a specific enzyme after translation, which is a DNA encoding a heavy chain and a light chain of an antibody capable of binding to a specific antigen. A step of producing a labeled single-chain antibody by transcribing the DNA ligated via the transcription-translation using a wheat cell-free protein synthesis system in the presence of a specific enzyme,
(2) A DNA containing a heavy chain and a light chain, which are variable regions of an antibody capable of binding to a specific antigen, has a linker containing a base sequence capable of binding a labeling substance in the presence of a specific enzyme after translation. A step of producing a labeled single-chain antibody by transcribing and translating the DNA linked via the encoding DNA using a wheat cell-free protein synthesis system in the presence of a specific enzyme,
(II) Prepare a substance (adapter substance) that specifically binds to the labeled substance of the labeled single-chain antibody when the labeled substance of the labeled single-chain antibody is a solid-phase substance, including the following elements Process,
(1) Immobilizing a substance (adapter substance) that specifically binds to the labeling substance of the labeled single-chain antibody on a substrate divided into a plurality of regions,
(2) A step of removing a substance (adapter substance) that specifically binds to the labeling substance of the labeled single-chain antibody that is not fixed to the substrate of (1) above,
(3) A step of appropriately removing non-specific adsorption on the substrate before and after the step (1) or (2) above,
(III) a step of preparing a solid-phase immobilized single-chain antibody when the labeling substance is a solid-phase immobilized substance, including the following elements:
(1) A plurality of substances each having a substance (adapter substance) capable of specifically binding the labeled single chain antibody prepared in (1) or (2) above to the labeled single chain antibody according to (II) on the surface The step of adding and contacting the necessary amount to the base divided into the area
(2) A step of removing the labeled single-chain antibody that is not fixed to the substance (adapter substance) that specifically binds to the labeled single-chain antibody on the substrate of (1) above,
(3) Following the steps of (2) in the previous term, a step of removing non-specific adsorption on the substrate as appropriate,
(IV) a step of preparing a labeled single-chain antibody when the labeled substance is a signal substance, which comprises the following elements,
(1) A step of appropriately removing non-specific adsorption on the substrate divided into a plurality of regions,
(2) A step of adding a necessary amount of the labeled substance of the labeled single-chain antibody prepared in (1) or (2) above to a substrate,
(V) adding a required amount of the test substance to each substrate described in (III) or (IV), and analyzing the binding property between the labeled single chain antibody and the test substance,
(VI) A step of qualitatively or quantitatively determining the interaction between the labeled single-chain antibody and the test substance based on the binding result of (V).
In the above-mentioned antigen-antibody analysis method, the conditions under which the disulfide bond of the single-chain antibody is retained may be the conditions under which the disulfide bond of the labeled single-chain antibody produced can be retained in the step of producing the labeled single-chain antibody. There is no particular limitation. Specifically, it can be performed by adjusting the concentration of the reducing agent in the translation reaction solution, which is the method described in (iii) Production of single chain antibody. Further, the method of removing the adapter substance and the labeled single-chain antibody is to remove the substrate from the substrate by washing the substrate several times with a washing buffer usually used by those skilled in the art. In addition, the method of removing non-specific adsorption in the adapter substance fixed to the substrate is to fill the substrate with a booking solution or the like usually used by those skilled in the art. Then, it can be performed by washing with a buffer solution several times.
When the single chain antibody is immobilized, a method well known in the art can be used to reduce non-specific adsorption. Specifically, it includes a method of pre-coating an array solid support with bovine serum albumin (BSA), reduced low-fat milk, salmon sperm DNA, porcine heparin, etc. (Ausubel,. et al., Short Protocols in Molecular Biology). , 3rd. edition (1995)).
As a base used in the above-described antigen-antibody analysis method, a base suitable for an antigen-antibody reaction analysis method or apparatus can be used. Specifically, when an enzyme-linked immunosorbent assay (Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA): Crowthjer, JR, Methods in Molecular Biology, 42, (1995)) is used, it is usually used by the ELISA method. Plastic microtiter plates are preferred. When the surface plasmon resonance method (Cullen, D.C. et al., Biosciences, 3(4), 211-225 (1987-88)) is used, gold, silver, platinum, etc. are formed on a transparent substrate such as glass. The metal thin film is preferably formed. When an evanescent field molecular imaging method (Funatsu, T., et al., Nature, 374, 555-559 (1995)) is used, a transparent body such as glass is preferable, and a quartz glass is more preferable. Is used. When the fluorescence imaging analysis method is used, a nitrocellulose membrane or nylon membrane, which is usually used for immobilizing proteins and the like, or a plastic microtiter plate can also be used. Further, complex sugars (eg, agarose and sepharose), acrylic resins (eg, polyacrylamide and latex beads), magnetic beads, silicon wafers, etc. can also be used as a substrate.
For the attachment of the adapter substance to such a substrate, a commonly used method known per se can be used. Specifically, diazo method, peptide method (method using acid amide derivative, carboxychloride resin, maleic anhydride derivative, inocyanate derivative, cyanogen bromide activated polysaccharide, cellulose carbonate derivative, etc., alkyl method, crosslinking reagent Examples thereof include a method used, a method by Ugi reaction, etc. Further, when a substrate such as glass is used, a method of physically adsorbing is also used. Furthermore, a commercially available method such as streptavidin-magnet (manufactured by Promega) is used. It is also possible to use the one.
The labeled single-chain antibody thus obtained is brought into contact with a solution containing one or more known antigens and other test substances, and an antigen-antibody reaction is analyzed to obtain an antibody having binding specificity to the antigen. Can be identified. The antigen may be a protein, an organic compound, a carbohydrate, a nucleic acid or the like. These may be isolated or may be recombinant or naturally occurring. The amount of antigen used is preferably in the range of about 1-100 ng/μl. The time required for the antigen-antibody reaction is usually in the range of 5 minutes to 24 hours, and generally 0.5 to 2 hours is preferable.
After the antigen-antibody reaction, in the case of a solid-phase immobilized single-chain antibody, a step of washing the solid phase to which the antibody is bound with a biochemical buffer containing a surfactant and the like can be added. The composition of the buffer solution, the number of washings, etc. are appropriately selected depending on the strength of the antigen-antibody reaction and the like.
When the labeled substance is a solid phase substance, the binding method between the solid phase immobilized single chain antibody and the antigen is analyzed, and the labeled substance is a signal substance. Can analyze the antigen-antibody reaction by analyzing the binding property with the antigen in a solution.
The method for quantitatively or qualitatively determining the interaction between the labeled single-chain antibody and the test substance can be carried out by a commonly used method known per se. Specific examples include an ELISA method, a surface plasmon resonance method, an evanescent field molecular imaging method, a fluorescence imaging analysis method, and a method using a radioisotope label.
The test substance such as an antigen may be any substance that may contain an antigen. Specific examples include body fluids such as blood, cell wall extracts of bacteria, and protein mixtures.
According to the method for analyzing an antigen-antibody reaction using a labeled single-chain antibody of the present invention and the reagent kit for measuring an antigen-antibody reaction containing a reagent in the analysis method, for example, the presence or absence of human autoantibodies or cancer cells It can be a tool for analyzing and diagnosing specific antigens and the like.

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例1 ビオチン化抗サルモネラ単鎖抗体の製造
(1)サルモネラ単鎖抗体、およびリンカーをコードするDNAの作製
本発明の単鎖抗体として、抗サルモネラ単鎖抗体を選択し、以下の実験を行った。該抗体は既にX線立体構造が解析され、糖鎖に対する分子認識が詳細に調べられている(Cygler,M.,et al.,Science,253,442−445(1991);Bundle,D.R.et al,Biochemistry,33,5172−5182(1994))。サルモネラ細菌の細胞表層には、リポ多糖が存在し、抗サルモネラ抗体は、このリポ多糖の最も細胞外に位置するO−抗原に結合する(Anand,N.N.,et al.,Protein Engin.,3,541−546(1990))。このO−抗原に対して特異的に結合する抗原認識部位であるVL鎖とVH鎖を特定のリンカーでつなげた単鎖抗体を大腸菌で大量発現させた報告がある(Anand,N.N.,et al.,J.Biol.Chem.,266,21874−21879(1991))。単鎖抗体を活性な状態で合成するためには、VL鎖とVH鎖に1個ずつ存在するジスルフィド結合の形成が不可欠である(Zdanov,A.L.Y.,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA.,91,6423−6427(1994))ため、該単鎖抗体を本発明の方法の対象とした。
抗サルモネラ単鎖抗体をコードするDNAは、野生型のサルモネラO−抗原に対する単鎖抗体をコードするDNAを含むプラスミド(Anand,N.N.,et al.,J.Biol.Chem.,266,21874−21879(1991))を鋳型として、配列番号2及び3に記載の塩基配列からなるプライマーを用いてポリメラーゼチェインリアクション(PCR)を行った。取得されたDNA断片をpGEMT−easyベクター(Promega社製)に挿入した後、BglII及びNotIで制限酵素処理した。得られたDNA断片を予め同じ制限酵素で処理したpEUベクターに挿入した。このプラスミドをテンプレートとして配列番号4及び5に記載の塩基配列からなるプライマーを用いてPCRを行い、ストップコドンを導入した。ここで作製したプラスミドをscfv−pEUと称する。
次にリンカー部分にビオチンリガーゼの認識配列をコードするDNA配列(配列番号1)を挿入したDNAを作製した。まず、上記で作製したプラスミドscfv−pEUを鋳型として、配列番号6及び7に記載の塩基配列からなるプライマーによりLA Taq(TAKARA社製)キットを用いてPCRを行った。PCR反応液は、5μl 10×LA buffer、5μl 25mM塩化マグネシウム、8μl 2.5mM dNTP、各1μl 20μMプライマー、0.1ng鋳型プラスミド/50μlに調製し、94℃1分×1サイクル、94℃45秒/55℃1分/72℃1分30秒×30サイクル、72℃5分の反応を行った。増幅されたDNA断片は、常法に従い、KOD T4polymerase(NEB社製)により末端の平滑化を行ったのち、Polynucleotide kinase(NEB社製)によるリン酸化後、Ligation High(東洋紡社製)によりSelf Ligationを行い、環状のプラスミド(図1:以下、これを「scFv−biotin−pEU」と称することがある)を作製した。
(2)弱還元型無細胞タンパク質合成用細胞抽出液の調製
北海道産チホクコムギ種子(未消毒)を1分間に100gの割合でミル(Fritsch社製:Rotor Speed mill pulverisette14型)に添加し、回転数8,000rpmで種子を温和に粉砕した。篩いで発芽能を有する胚芽を含む画分(メッシュサイズ0.7〜1.00mm)を回収した後、四塩化炭素とシクロヘキサンの混合液(容量比=四塩化炭素:シクロヘキサン=2.4:1)を用いた浮選によって、発芽能を有する胚芽を含む浮上画分を回収し、室温乾燥によって有機溶媒を除去した後、室温送風によって混在する種皮等の不純物を除去して粗胚芽画分を得た。
次に、ベルト式色彩選別機BLM−300K(製造元:株式会社安西製作所、発売元:株式会社安西総業)を用いて、次の通り、色彩の違いを利用して粗胚芽画分から胚芽を選別した。この色彩選別機は、粗胚芽画分に光を照射する手段、粗胚芽画分からの反射光及び/又は透過光を検出する手段、検出値と基準値とを比較する手段、基準値より外れたもの又は基準値内のものを選別排除する手段を有する装置である。
色彩選別機のベージュ色のベルト上に粗胚芽画分を1000乃至5000粒/cmとなるように供給し、ベルト上の粗胚芽画分に蛍光灯で光を照射して反射光を検出した。ベルトの搬送速度は、50m/分とした。受光センサーとして、モノクロのCCDラインセンサー(2048画素)を用いた。
まず、胚芽より色の黒い成分(種皮等)を排除するために、胚芽の輝度と種皮の輝度の間に基準値を設定し、基準値から外れるものを吸引により取り除いた。次いで、胚乳を選別するために、胚芽の輝度と胚乳の輝度の間に基準値を設定し、基準値から外れるものを吸引により取り除いた。吸引は、搬送ベルト上方約1cm位置に設置した吸引ノズル30個(長さ1cm当たり吸引ノズル1個並べたもの)を用いて行った。
この方法を繰り返すことにより胚芽の純度(任意のサンプル1g当たりに含まれる胚芽の重量割合)が98%以上になるまで胚芽を選別した。
得られたコムギ胚芽画分を4℃の蒸留水に懸濁し、超音波洗浄機を用いて洗浄液が白濁しなくなるまで洗浄した。次いで、ノニデット(Nonidet:ナカライ・テクトニクス社製)P40の0.5容量%溶液に懸濁し、超音波洗浄機を用いて洗浄液が白濁しなくなるまで洗浄してコムギ胚芽を得、以下の操作を4℃で行った。
洗浄した胚芽湿重量に対して2倍容量の抽出溶媒(80mM HEPES−KOH(pH7.8)、200mM酢酸カリウム、10mM酢酸マグネシウム、8mMジチオスレイトール、(各0.6mMの20種類のL型アミノ酸を添加しておいてもよい))を加え、ワーリングブレンダーを用い、5,000〜20,000rpmで30秒間ずつ3回の胚芽の限定破砕を行った。このホモジネートから、高速遠心機を用いた30,000×g、30分間の遠心により得られる遠心上清を再度同様な条件で遠心し、上清を取得した。本試料は、−80℃以下の長期保存で活性の低下は見られなかった。取得した上清をポアサイズが0.2μMのフィルター(ニューステラディスク25:倉敷紡績社製)を通し、ろ過滅菌と混入微細塵芥の除去を行った。
次に、このろ液をあらかじめ溶液(40mM HEPES−KOH(pH7.8)、100mM酢酸カリウム、5mM酢酸マグネシウム、各0.3mMの20種類L型アミノ酸混液(タンパク質の合成目的に応じて、アミノ酸を添加しなくてもよいし、標識アミノ酸であってもよい))で平衡化しておいたセファデックスG−25カラムでゲルろ過を行った。得られたろ液を、再度30,000×g、30分間の遠心し、回収した上清の濃度を、A260nmが90〜150(A260/A280=1.4〜1.6)に調整した後、下記の透析処理やタンパク質合成反応に用いるまで、−80℃以下で保存した。
(3)弱還元型翻訳反応液を用いたタンパク質合成(翻訳時にビオチンおよびビオチンリガーゼを添加した場合)
上記(1)で取得された翻訳鋳型DNAについて、SP6 RNA polymerase(TOYOBO社製)を用いて転写を行った。反応液としては、80mM HEPES−KOH(pH7.6)、16mM酢酸マグネシウム、2mMスペルミジン、10mM DTT、NTPs各2.5mM、0.8U/μl RNase inhibitor、50μg/mlプラスミド、及び1.2U/μl SP6 RNA polyMerase/ddw 400μlを用いた。37℃で2時間インキュベートした後、フェノール/クロロフォルム抽出、NICK column(Amersham Pharmacia社製)による精製を行い、エタノール沈殿後、沈殿を精製水35μlに溶解した。
取得されたmRNAを用いて、翻訳反応を行った。翻訳反応液は、1.2mM ATP、0.25mM GTP、15mMクレアチンリン酸、0.4mMスペルミジン、29mM HEPES−KOH(pH7.6)、95mM酢酸カリウム、2.7mM酢酸マグネシウム、0.23mM L型アミノ酸、0.58U/μl RNase inhibitor(Promega社製)、4nCi/μl 14C−Leu、7.5μg mRNA、0.5μM PDI、19.5μMビオチン(ナカライ)、19.5μg/μlビオチンライゲース(avidity社製)、および12μlコムギ胚芽抽出液で、反応は26℃で3時間バッチ法により行った。コントロールとして、ビオチンを添加しない翻訳反応も行った。
翻訳反応3時間後の反応液を15,000rpm、10分間の遠心分離によって可溶化成分を分離し、残存する未反応のビオチンを50mM Tris(pH8.0)で平衡化したG−25スピンカラムにより除去した。スピンカラムの溶出液、20μlを同量の50mM Tris(pH8.0)緩衝液で希釈後、ストレプトアビジンマグネットビーズ(Promega社製)5μlを添加し、室温で穏やかに混合した。磁場によりマグネットビーズを回収した後、上清画分を取得し、SDS−PAGEにより分離した後、オートラジオグラフィにより抗サルモネラ単鎖抗体の量を測定した。この結果を図2のco−transl.biotinylationに示す。図からも明らかなように、ビオチン及びビオチンリガーゼの存在下で翻訳を行ったもの(図中:+biotin)は、ストレプトアビジンとの結合によってマグネットビーズについて回収されたものが多く、逆にビオチンを添加しないで行ったもの(−biotin)は、マグネットビーズに結合した抗体がほとんどないことが示された。このことから、上記した方法により抗サルモネラ単鎖抗体にビオチンが結合していることが明らかとなった。
(4)弱還元型翻訳反応液を用いたタンパク質合成(翻訳反応後にビオチンおよびビオチンリガーゼを添加した場合)
上記(1)〜(3)に記載した抗サルモネラ単鎖抗体の製造方法と同様にして、ビオチン及びビオチンリガーゼを翻訳反応開始から3時間後に添加した結果を図2のpost−transl.biotinylationに示す。図から明らかなように、ビオチンを添加したもの(+)もしないもの(−)も、マグネットビーズについて除去されたビオチン化抗体量はほとんど無いことがわかった。このことから、ビオチンリガーゼおよびビオチンの添加は、翻訳反応中に行うことが好ましいことがわかった。
実施例2 ビオチン化単鎖抗体の固相化及び抗原抗体反応の解析
(1)アルデヒド化サルモネラO−抗原の調製
リポポリサッカライド(SIGMA社製)20mg(2.8μmol)を0.25M水酸化ナトリウム水溶液20μlに溶解し、56℃にて1時間攪拌した。蒸留水に対して透析後、メタ過葉酸ナトリウム200mg(0.8mmol)を添加し、遮光下にて5分間攪拌した。エチレングリコール1mlをさらに添加して1時間攪拌した後、これを蒸留水に対して透析を行い、凍結乾燥によりアルデヒド型サルモネラ糖鎖の粉末を得た。これを0.2mlの20mMホウ酸ナトリウム緩衝液pH9.0に溶解した(10mg/ml)に溶解した。アミノ化マグネットビーズ(NH2−Mag:Polyscience社製)0.1mlを0.4mlの同緩衝液により3回洗浄、平衡化した後、上記アルデヒド型サルモネラ糖鎖の溶液に添加し、6時間室温にて反応を行った。マグネットビーズを同緩衝液0.4mlで3回洗浄した。糖鎖のマグネットビーズ上への固定化率は、上清に残存した糖鎖をフェノール/硫酸法で定量することにより求めた。ここで、該糖鎖のマグネットビーズへの結合率は40%(0.13μmolサルモネラ糖鎖/100μlマグネットビーズ)であった。
(2)ビオチン化抗サルモネラ単鎖抗体とサルモネラ糖鎖との結合
実施例1に記載の方法によりビオチン化単鎖抗体を合成した後(total 38μl)、10mM PBST(pH8.0)、0.6mM CaClで平衡化したG−25 spin columnにより過剰のビオチンをゲルろ過した。そのタンパク質溶液40μlを予め0.6mM CaClを含むコムギ胚芽抽出液25μlで洗浄しておいた10μlの上記(1)で作製した固相化サルモネラ抗原(Sal−Mag)と共に96wellマイクロプレート上に添加した。15分間穏やかに混合した後、40μlの0.15M NaCl/10mM PBST(pH8.0)で4回洗浄し、最後に同量の0.1M glycine−HCl(pH2.4)で4回溶出を行った。初めの洗浄により抗原と結合しなかった単鎖抗体が溶出し、後の溶出により抗原と結合した単鎖抗体が溶出される。各フラクション(5μl)中のタンパク質量は、14C カウントにより求めた。この結果を図3示す。ここには、ビオチン化単鎖抗体が抗原特異性を保持していることを確認する目的で、変異体G102Dを同様にビオチン化した場合の結合結果も示した。図から明らかなように、野生型(Wild type)の場合、pH酸性溶液で溶出される活性画分(no.6)は、全抗体量の5割近く存在するのに対し、変異型G102Dの場合、活性画分は全く存在せず、ほとんどがno.1の素通り画分に出ている。この結果は、ビオチン化単鎖抗体が、本来の抗原結合活性を保持していることを示すものであり、co−translationalなビオチン化は、抗原結合活性を全く損なうことなく進行することが支持された。
(3)生体分子間相互作用解析装置(Iasys)による解離平衡定数の測定
まず、ストレプトアビジン(0.1mg/ml:ナカライ社製)をビオチンキュベット(Affinity Sensors社製)に固定化した(固定化量:674arc sec.、27.2ng、0.97pMol)。次に、実施例1で調製したビオチン化単鎖抗体を、上記(2)の方法により固相化サルモネラ糖鎖抗原(Sal−Mag)を用いて精製した。14C dpm値から換算して8.4pmol/50μlの精製ビオチン化単鎖抗体が得られた。この50μl分を、上記キュベットに添加し、ストレプトアビジン上に固定化した(固定化量:433.6arc sec,,11.5ng,0.4pmol)。ここへ、様々な濃度のサルモネラ糖鎖(2.4、4.8、9.7、12.9,、19.4μM)を添加することにより、会合および解離曲線を測定した。この結果を図4に示し、さらに該曲線から求めた解離平衡定数を表1に示す。また、表1には、同様の方法で大腸菌生細胞を使用して合成した単鎖抗体による値(MacKenzie,C.R.et al.,J.Biol.Chem.,271,1527−1533(1996))も比較のため記載した。図4のresponse曲線から明らかなように、ビオチン化単鎖抗体は、ストレプトアビジン上へ固定化でき、なおかつ抗原を結合しうる機能を保持していることが示された。表1に示すように、この曲線をもとに解離平衡定数Kdを算出した結果、1×10−7〜10−8Mのオーダーであることが判明した。この結果から、実施例1で調製し、ビオチンとストレプトアビジンの結合により固相化した単鎖抗体は、完全抗サルモネラ抗体IgGと同等のKd値を有することが明らかとなった。

Figure 2004009639
比較例1 ビオチンの結合位置による固相化効率の検討
単鎖抗体への化学結合によるビオチンの付加
本方法は、続生化学実験講座、免疫生化学研究法(日本生化学会、東京化学同人(1986))の抗体標識法に記載の方法を用いた。
実施例1に記載の方法で、翻訳反応時にビオチンリガーゼ及びビオチンを添加しないで合成した反応液を、15,000rpm、10分間の遠心を行い、上清を取得した。上清の可溶画分25μlを同量の1M炭酸水素ナトリウム溶液で希釈した後、G−25セファデックスカラムにより緩衝液を交換し、1μlのNHS−biotin(N−hydroxysuccimide−biotin、50mg/ml DMSO)を添加した。これを4℃で一晩反応させた後、以下に示すように抗原との結合性を解析した。
抗原との結合活性の解析
上記(1)で調製した反応液30μlを10mM PBST(pH8.0)、0.6mM CaClで平衡化したG−25 spin columnにより過剰のビオチンをゲルろ過した。そのタンパク質溶液40μlを予め0.6mM CaClを含むコムギ胚芽抽出液25μlで洗浄しておいた10μlの上記実施例2(1)で作製した固相化サルモネラ糖鎖抗原(Sal−Mag)と共に96wellマイクロプレート上に添加した。15分間穏やかに混合した後、40μlの0.15M NaCl/10mM PBST(pH8.0)で4回洗浄し、最後に同量の0.1M glycine−HCl(pH2.4)で4回溶出を行った。この結果を図5に示す。活性の保持した抗体であれば、後半の酸性緩衝液により溶出されるはずであるが、図から明らかなように、フラクション番号10〜13にはタンパク質の存在はみられず、1番目の素通り画分に大半が存在した。このことは、上記の化学的方法で製造したビオチン化単鎖抗体は抗原結合活性を失っていることを示している。
実施例3 ポリヒスチジンペプチドを挿入した単鎖抗体の製造および固相化
(1)ポリヒスチジンペプチドをリンカー部分に含む単鎖抗体の製造
実施例1(1)に記載のscfv−pEUを鋳型として、配列番号8および9に記載の塩基配列からなるプライマーによりLA taq(TAKARA社製)キットを用いてPCRを行った。PCR反応液は、5μl 10×LA buffer、5μl 25mM塩化マグネシウム、8μl 2.5mM dNTP、各1μl 20μMプライマー、0.1ng鋳型プラスミド/50μlに調製し、94℃1分×1サイクル、94℃45秒/55℃1分/72℃1分30秒×30サイクル、72℃5分の反応を行った。増幅されたDNA断片は、常法に従い、KOD T4 polymerase(NEB社製)により末端の平滑化を行ったのち、Polynucleotide kinase(NEB社製)によるリン酸化後、Ligation high(東洋紡社製)によりSelf Ligationを行い、環状のプラスミド(図1:以下、これを「scFV−pHIS−pEU」と称することがある)を作製した。
このプラスミドを鋳型として、実施例1(3)に記載の方法により転写し、mRNAを精製した後に、翻訳反応液中のDTTを200μMのメルカプトエタノールに換えて翻訳反応を行った。翻訳反応3時間後の反応液を15,000rpm、10分間の遠心分離によって可溶化成分を分離し、過剰量のメルカプトエタノールを50mMリン酸緩衝液(pH7.0)、500mM NaCl、5% Glycerol(Binding buffer)で平衡化したG−25スピンカラムにより除去した。
スピンカラムの溶出液、20μlを同量のBinding bufferで希釈後、予めbinding buffe 150μlで6回洗浄したニッケルカラム(Metal affinity resin:TALON社製)200μl(50% resin)に80μl添加し、室温で1時間インキュベートした。このカラムを150μlの50mMリン酸緩衝液(pH7.0)、500mM NaCl、5% Glycerol、6mM Immidazole(washing buffer)で4回洗浄し(図中w1〜w4)、さらに150μlの50mMリン酸緩衝液(pH7.0)、500mM NaCl、150mM Immidazole(elution buffer)で5回溶出(図中e1〜e5)を行った。各フラクションに含まれる単鎖抗体の量は、14C dpm値により測定した。この結果を図6に示す。図中、Cは、カラムにかける前のタンパク質含有液の全量中の14C dpm値を示す。グラフの横軸は、フラクション番号を示し、w1〜w4は、washing bufferにより溶出されたフラクション中の、またe1〜e5はelution bufferにより溶出されたフラクション中の14C dpm直を示す。ETはe1〜e5中の14C dpm値の合計を示す。
フラクション番号e1〜e5は、ニッケルと特異的に結合するポリヒスチジンペプチドを含む単鎖抗体の存在を示している。図から明らかなように、全合成量の約50%近くの単鎖抗体は、ニッケルカラムにより精製できることがわかった。精製した単鎖抗体は、抗原結合活性を保持していることも実施例2に記載の方法により確認できた。この結果は、ポリヒスチジンペプチドをリンカー部分に組み込んだ単鎖抗体は、ニッケル固相上に活性を保持した状態で固定化しうることを示している。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to these Examples.
Example 1 Production of biotinylated anti-Salmonella single-chain antibody (1) Preparation of DNA encoding Salmonella single-chain antibody and linker Anti-Salmonella single-chain antibody was selected as the single-chain antibody of the present invention, and the following experiment was conducted. It was The X-ray three-dimensional structure of the antibody has already been analyzed, and molecular recognition of sugar chains has been investigated in detail (Cygler, M., et al., Science, 253, 442-445 (1991); Bundle, D.R. , Et al, Biochemistry, 33, 5172-5182 (1994)). Lipopolysaccharide is present on the cell surface of Salmonella bacteria, and anti-Salmonella antibody binds to the most extracellular O-antigen of this lipopolysaccharide (Andand, NN, et al., Protein Engin. , 3, 541-546 (1990)). There is a report that a single chain antibody in which a VL chain and a VH chain, which are antigen recognition sites that specifically bind to the O-antigen, are linked by a specific linker is expressed in Escherichia coli in large quantities (Anand, NN, et al., J. Biol. Chem., 266, 21874-21879 (1991)). In order to synthesize a single-chain antibody in an active state, formation of a disulfide bond existing in each of the VL chain and the VH chain is indispensable (Zdanov, ALY, et al., Proc. Natl. Acad.Sci.USA., 91, 6423-6427 (1994)), and thus the single-chain antibody was the subject of the method of the present invention.
The DNA encoding the anti-Salmonella single-chain antibody is a plasmid containing a DNA encoding the single-chain antibody against the wild-type Salmonella O-antigen (Anand, NN, et al., J. Biol. Chem., 266. 21874-21879 (1991)) as a template, and the polymerase chain reaction (PCR) was performed using the primers consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 2 and 3. The obtained DNA fragment was inserted into a pGEMT-easy vector (manufactured by Promega), and treated with BglII and NotI. The obtained DNA fragment was inserted into a pEU vector which had been previously treated with the same restriction enzymes. PCR was carried out using this plasmid as a template and primers having the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 4 and 5 to introduce a stop codon. The plasmid prepared here is called scfv-pEU.
Next, a DNA having the DNA sequence (SEQ ID NO: 1) encoding the biotin ligase recognition sequence inserted into the linker portion was prepared. First, PCR was carried out using the above-prepared plasmid scfv-pEU as a template and a primer composed of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 6 and 7 using an LA Taq (manufactured by TAKARA) kit. The PCR reaction solution was prepared in 5 μl 10×LA buffer, 5 μl 25 mM magnesium chloride, 8 μl 2.5 mM dNTP, 1 μl each 20 μM primer, 0.1 ng template plasmid/50 μl, 94° C. 1 min×1 cycle, 94° C. 45 sec. /55° C. 1 minute/72° C. 1 minute 30 seconds×30 cycles, 72° C. 5 minutes. The amplified DNA fragment was blunt-ended with KOD T4 polymerase (manufactured by NEB) according to a conventional method, then phosphorylated with Polynucleotide kinase (manufactured by NEB), and then Self Ligation by Ligation High (manufactured by Toyobo). Then, a circular plasmid (FIG. 1: hereinafter, this may be referred to as “scFv-biotin-pEU”) was prepared.
(2) Preparation of a cell extract for weakly reducing type cell-free protein synthesis Hokkaido seed wheat seeds (undisinfected) were added to a mill (Frotsch: Rotor Speed mill pulverisette 14 type) at a rate of 100 g per minute, and the rotation speed was adjusted. The seeds were gently ground at 8,000 rpm. After collecting a fraction (mesh size 0.7 to 1.00 mm) containing germs having germination ability by sieving, a mixed solution of carbon tetrachloride and cyclohexane (volume ratio=carbon tetrachloride:cyclohexane=2.4:1). ) Was used to collect the floating fraction containing germs with germination ability, remove the organic solvent by drying at room temperature, and remove the impurities such as seed coat mixed by blowing air at room temperature to obtain the crude embryo fraction. Obtained.
Next, using a belt type color sorter BLM-300K (manufacturer: Anzai Manufacturing Co., Ltd., distributor: Anzai Sogyo Co., Ltd.), the embryos were selected from the crude embryo fraction by utilizing the difference in color as follows. .. This color sorter has a means for irradiating the crude germ fraction with light, a means for detecting reflected light and/or a transmitted light from the crude germ fraction, a means for comparing a detected value with a reference value, and a deviation from the reference value. It is a device having a means for selecting and excluding objects or those within a reference value.
The crude germ fraction was supplied onto a beige belt of a color sorter at a rate of 1000 to 5000 grains/cm 2, and the crude germ fraction on the belt was irradiated with light by a fluorescent lamp to detect reflected light. .. The belt conveyance speed was 50 m/min. A monochrome CCD line sensor (2048 pixels) was used as a light receiving sensor.
First, a standard value was set between the brightness of the embryo and the brightness of the seed coat in order to eliminate components darker in color than the embryo (seed coat, etc.), and those deviating from the standard value were removed by suction. Next, in order to select the endosperm, a standard value was set between the brightness of the germ and the brightness of the endosperm, and those outside the standard value were removed by suction. Suction was performed using 30 suction nozzles (one suction nozzle per 1 cm length) arranged at a position approximately 1 cm above the conveyor belt.
By repeating this method, the germs were selected until the purity of the germs (the weight ratio of the germs contained in 1 g of an arbitrary sample) reached 98% or more.
The obtained wheat germ fraction was suspended in distilled water at 4° C. and washed with an ultrasonic washing machine until the washing liquid did not become cloudy. Then, the suspension was suspended in a 0.5% by volume solution of Nonidet (Nakarai Tectonics) P40, and washed with an ultrasonic washing machine until the washing solution did not become cloudy to obtain wheat germ. Performed at °C.
2 volumes of extraction solvent (80 mM HEPES-KOH (pH 7.8), 200 mM potassium acetate, 10 mM magnesium acetate, 8 mM dithiothreitol, (0.6 mM each of 20 types of L-type amino acids) with respect to the washed embryo wet weight. )) was added, and the embryos were subjected to limited crushing three times at 5,000 to 20,000 rpm for 30 seconds each three times using a Waring blender. From this homogenate, a centrifugation supernatant obtained by centrifugation at 30,000 xg for 30 minutes using a high speed centrifuge was centrifuged again under the same conditions to obtain a supernatant. This sample showed no decrease in activity after long-term storage at -80°C or lower. The obtained supernatant was passed through a filter (New Stella Disc 25: manufactured by Kurashiki Spinning Co., Ltd.) having a pore size of 0.2 μM to perform filter sterilization and removal of mixed fine dust.
Next, this filtrate was previously prepared as a solution (40 mM HEPES-KOH (pH 7.8), 100 mM potassium acetate, 5 mM magnesium acetate, 20 mM L-type amino acid mixture of 0.3 mM each (depending on the purpose of protein synthesis, The gel filtration was performed using a Sephadex G-25 column that had been equilibrated with (does not need to be added or may be a labeled amino acid)). The obtained filtrate was again centrifuged at 30,000×g for 30 minutes, and the concentration of the collected supernatant was adjusted to A260 nm of 90 to 150 (A260/A280=1.4 to 1.6). It was stored at -80°C or lower until it was used for the dialysis treatment or protein synthesis reaction described below.
(3) Protein synthesis using weakly reduced translation reaction solution (when biotin and biotin ligase were added during translation)
The translation template DNA obtained in (1) above was transcribed using SP6 RNA polymerase (manufactured by TOYOBO). As a reaction solution, 80 mM HEPES-KOH (pH 7.6), 16 mM magnesium acetate, 2 mM spermidine, 10 mM DTT, NTPs each 2.5 mM, 0.8 U/μl RNase inhibitor, 50 μg/ml plasmid, and 1.2 U/μl 400 μl of SP6 RNA polyMerase/ddw was used. After incubating at 37° C. for 2 hours, phenol/chloroform extraction and purification by NICK column (manufactured by Amersham Pharmacia) were performed. After ethanol precipitation, the precipitate was dissolved in 35 μl of purified water.
A translation reaction was performed using the obtained mRNA. The translation reaction solution was 1.2 mM ATP, 0.25 mM GTP, 15 mM creatine phosphate, 0.4 mM spermidine, 29 mM HEPES-KOH (pH 7.6), 95 mM potassium acetate, 2.7 mM magnesium acetate, 0.23 mM L type. Amino acid, 0.58 U/μl RNase inhibitor (manufactured by Promega), 4 nCi/μl 14C-Leu, 7.5 μg mRNA, 0.5 μM PDI, 19.5 μM biotin (Nacalai), 19.5 μg/μl biotin ligase (avidity) The reaction was performed by a batch method at 26° C. for 3 hours with a 12 μl wheat germ extract. As a control, a translation reaction without addition of biotin was also performed.
The reaction solution after 3 hours of the translation reaction was centrifuged at 15,000 rpm for 10 minutes to separate the solubilized components, and the remaining unreacted biotin was equilibrated with 50 mM Tris (pH 8.0) using a G-25 spin column. Removed. 20 μl of the eluate from the spin column was diluted with the same amount of 50 mM Tris (pH 8.0) buffer, 5 μl of streptavidin magnetic beads (manufactured by Promega) was added, and the mixture was gently mixed at room temperature. After collecting the magnetic beads with a magnetic field, a supernatant fraction was obtained, separated by SDS-PAGE, and the amount of anti-Salmonella single chain antibody was measured by autoradiography. This result is shown as co-transl. It is shown in biotinylation. As is clear from the figure, most of the translations performed in the presence of biotin and biotin ligase (in the figure: +biotin) were recovered from the magnetic beads by binding with streptavidin, and biotin was added in reverse. It was shown that there was almost no antibody bound to the magnetic beads in the case of not performing (-biotin). From this, it was revealed that biotin was bound to the anti-Salmonella single chain antibody by the method described above.
(4) Protein synthesis using weakly reduced translation reaction solution (when biotin and biotin ligase are added after the translation reaction)
Similar to the method for producing an anti-Salmonella single chain antibody described in (1) to (3) above, the results obtained by adding biotin and biotin ligase 3 hours after the initiation of the translation reaction were the results of post-transl. It is shown in biotinylation. As is clear from the figure, it was found that the amount of biotinylated antibody removed from the magnetic beads was almost absent in the one with biotin added (+) and the one without biotin (-). From this, it was found that the biotin ligase and biotin are preferably added during the translation reaction.
Example 2 Immobilization of biotinylated single-chain antibody and analysis of antigen-antibody reaction (1) Preparation of aldehyde-modified Salmonella O-antigen Lipopolysaccharide (manufactured by SIGMA) 20 mg (2.8 μmol) was added to 0.25 M sodium hydroxide. It was dissolved in 20 μl of an aqueous solution and stirred at 56° C. for 1 hour. After dialysis against distilled water, 200 mg (0.8 mmol) of sodium metaperfolate was added, and the mixture was stirred for 5 minutes in the dark. After further adding 1 ml of ethylene glycol and stirring for 1 hour, this was dialyzed against distilled water and freeze-dried to obtain an aldehyde-type Salmonella sugar chain powder. This was dissolved in 0.2 ml of 20 mM sodium borate buffer pH 9.0 (10 mg/ml). Aminated magnetic beads (NH2-Mag: manufactured by Polyscience) 0.1 ml were washed three times with 0.4 ml of the same buffer solution to equilibrate, and then added to the above aldehyde-type Salmonella sugar chain solution, and allowed to stand at room temperature for 6 hours. The reaction was carried out. The magnetic beads were washed 3 times with 0.4 ml of the same buffer. The immobilization rate of sugar chains on the magnetic beads was determined by quantifying sugar chains remaining in the supernatant by the phenol/sulfuric acid method. Here, the binding rate of the sugar chain to the magnetic beads was 40% (0.13 μmol Salmonella sugar chain/100 μl magnetic beads).
(2) Binding of Biotinylated Anti-Salmonella Single-Chain Antibody to Salmonella Sugar Chain After synthesizing the biotinylated single-chain antibody by the method described in Example 1 (total 38 μl), 10 mM PBST (pH 8.0), 0.6 mM Excess biotin was gel filtered through a G-25 spin column equilibrated with CaCl 2 . 40 μl of the protein solution was washed with 25 μl of wheat germ extract containing 0.6 mM CaCl 2 in advance and added to a 96-well microplate together with 10 μl of the immobilized Salmonella antigen (Sal-Mag) prepared in (1) above. did. After gently mixing for 15 minutes, the plate was washed 4 times with 40 μl of 0.15 M NaCl/10 mM PBST (pH 8.0), and finally eluted with the same amount of 0.1 M glycine-HCl (pH 2.4) 4 times. It was The first wash elutes the single chain antibody that did not bind to the antigen, and the subsequent elution elutes the single chain antibody that bound to the antigen. The amount of protein in each fraction (5 μl) was determined by 14C counting. The result is shown in FIG. Here, the binding result when the mutant G102D was similarly biotinylated for the purpose of confirming that the biotinylated single chain antibody retains the antigen specificity is also shown. As is clear from the figure, in the case of the wild type (Wild type), the active fraction (no. 6) eluted in the acidic pH solution is present in nearly 50% of the total amount of the antibody, whereas that of the mutant G102D. In this case, no active fraction was present and most of the no. It appears in the 1st pass fraction. This result shows that the biotinylated single-chain antibody retains the original antigen-binding activity, and it is supported that co-translational biotinylation proceeds without impairing the antigen-binding activity at all. It was
(3) Measurement of dissociation equilibrium constant using biomolecular interaction analyzer (Iasys) First, streptavidin (0.1 mg/ml: manufactured by Nakarai Co., Ltd.) was immobilized (immobilized) on a biotin cuvette (manufactured by Affinity Sensors). Amount: 674 arc sec., 27.2 ng, 0.97 pMol). Next, the biotinylated single chain antibody prepared in Example 1 was purified by using the immobilized Salmonella sugar chain antigen (Sal-Mag) by the method of (2) above. From the 14C dpm value, 8.4 pmol/50 μl of purified biotinylated single chain antibody was obtained. This 50 μl portion was added to the cuvette and immobilized on streptavidin (immobilization amount: 433.6 arc sec, 11.5 ng, 0.4 pmol). The association and dissociation curves were measured by adding various concentrations of Salmonella sugar chains (2.4, 4.8, 9.7, 12.9, 19.4 μM) thereto. The results are shown in FIG. 4, and the dissociation equilibrium constant obtained from the curve is shown in Table 1. In addition, in Table 1, the values obtained by a single-chain antibody synthesized using live E. coli cells by the same method (MacKenzie, CR et al., J. Biol. Chem., 271, 1527-1533 (1996). )) is also shown for comparison. As is clear from the response curve in FIG. 4, it was shown that the biotinylated single chain antibody could be immobilized on streptavidin and still retain the function of binding an antigen. As shown in Table 1, the dissociation equilibrium constant Kd was calculated based on this curve, and it was found to be on the order of 1×10 −7 to 10 −8 M. From this result, it was revealed that the single-chain antibody prepared in Example 1 and immobilized by binding of biotin and streptavidin has a Kd value equivalent to that of the complete anti-Salmonella antibody IgG.
Figure 2004009639
Comparative Example 1 Examination of immobilization efficiency by biotin binding position Addition of biotin by chemical binding to single chain antibody This method is described in the following biochemistry experimental course, immunobiochemistry research method (Japan Biochemical Society, Tokyo Kagaku Dojin (1986). )) The method described in the antibody labeling method was used.
The reaction solution synthesized by the method described in Example 1 without adding biotin ligase and biotin during the translation reaction was centrifuged at 15,000 rpm for 10 minutes to obtain a supernatant. After diluting 25 μl of the soluble fraction of the supernatant with the same amount of a 1 M sodium hydrogen carbonate solution, the buffer solution was exchanged with a G-25 Sephadex column, and 1 μl of NHS-biotin (N-hydroxysuccimide-biotin, 50 mg/ml) DMSO) was added. After reacting this at 4° C. overnight, the binding property with an antigen was analyzed as shown below.
Analysis of Binding Activity with Antigen 30 μl of the reaction solution prepared in (1) above was subjected to gel filtration of excess biotin with G-25 spin column equilibrated with 10 mM PBST (pH 8.0) and 0.6 mM CaCl 2 . 40 μl of the protein solution was washed with 25 μl of a wheat germ extract containing 0.6 mM CaCl 2 in advance and 96 μl together with 10 μl of the immobilized Salmonella sugar chain antigen (Sal-Mag) prepared in Example 2(1) above. It was added to the microplate. After gently mixing for 15 minutes, the plate was washed 4 times with 40 μl of 0.15 M NaCl/10 mM PBST (pH 8.0), and finally eluted with the same amount of 0.1 M glycine-HCl (pH 2.4) 4 times. It was The result is shown in FIG. If the antibody retains its activity, it should be eluted by the latter half of the acidic buffer, but as is clear from the figure, no protein is found in fraction numbers 10 to 13, and the first pass-through Most were present in the minute. This indicates that the biotinylated single chain antibody produced by the above chemical method has lost the antigen binding activity.
Example 3 Production and Immobilization of Single-Chain Antibody Having Polyhistidine Peptide Inserted (1) Production of Single-Chain Antibody Containing Polyhistidine Peptide in Linker Part The scfv-pEU described in Example 1(1) was used as a template. PCR was carried out using a LA taq (manufactured by TAKARA) kit with the primers consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 8 and 9. The PCR reaction solution was prepared in 5 μl 10×LA buffer, 5 μl 25 mM magnesium chloride, 8 μl 2.5 mM dNTP, 1 μl each 20 μM primer, 0.1 ng template plasmid/50 μl, 94° C. 1 min×1 cycle, 94° C. 45 sec. /55° C. 1 minute/72° C. 1 minute 30 seconds×30 cycles, 72° C. 5 minutes. The amplified DNA fragment was blunt-ended with KOD T4 polymerase (manufactured by NEB) according to a conventional method, then phosphorylated with Polynucleotide kinase (manufactured by NEB), and then self-ligated by Ligation high (manufactured by Toyobo). Ligation was performed to prepare a circular plasmid (FIG. 1: hereinafter, this may be referred to as “scFV-pHIS-pEU”).
Using this plasmid as a template, transcription was performed by the method described in Example 1(3) to purify mRNA, and then DTT in the translation reaction solution was replaced with 200 μM mercaptoethanol to perform translation reaction. The reaction solution after 3 hours of the translation reaction was centrifuged at 15,000 rpm for 10 minutes to separate the solubilized components, and an excess amount of mercaptoethanol was added to 50 mM phosphate buffer (pH 7.0), 500 mM NaCl, 5% Glycerol( It was removed by a G-25 spin column equilibrated with a binding buffer).
20 μl of the eluate of the spin column was diluted with the same amount of binding buffer, and then 80 μl was added to 200 μl (50% resin) of a nickel column (Metal affinity resin: manufactured by TALON) which was washed 6 times with 150 μl of binding buffer in advance. Incubated for 1 hour. This column was washed 4 times with 150 μl of 50 mM phosphate buffer (pH 7.0), 500 mM NaCl, 5% Glycerol, 6 mM Immidazole (washing buffer) (w1 to w4 in the figure), and further 150 μl of 50 mM phosphate buffer. Elution was performed 5 times (e1 to e5 in the figure) with (pH 7.0), 500 mM NaCl, and 150 mM Immidazole (elution buffer). The amount of single chain antibody contained in each fraction was measured by the 14C dpm value. The result is shown in FIG. In the figure, C indicates the 14C dpm value in the total amount of the protein-containing solution before being applied to the column. The horizontal axis of the graph indicates the fraction number, w1 to w4 indicate the 14C dpm peaks in the fraction eluted by the washing buffer, and e1 to e5 indicate the 14C dpm in the fraction eluted by the elution buffer. ET indicates the sum of 14C dpm values in e1 to e5.
Fraction numbers e1 to e5 indicate the presence of single chain antibodies containing polyhistidine peptides that specifically bind to nickel. As is clear from the figure, it was found that about 50% of the total synthetic amount of the single chain antibody can be purified by the nickel column. It was also confirmed by the method described in Example 2 that the purified single chain antibody retains the antigen binding activity. This result indicates that the single-chain antibody in which the polyhistidine peptide is incorporated in the linker portion can be immobilized on the nickel solid phase while maintaining its activity.

本発明によれば、単鎖抗体又は標識化単鎖抗体であって、抗原との特異的結合活性を保持したものが提供される。該単鎖抗体によれば、標識化物質を介して固相に結合させることも可能であり、抗体チップ等を作製することができる。このような単鎖抗体は、分子内のジスルフィド結合が保持されるような無細胞タンパク質翻訳系により合成することにより、大腸菌のような生細胞内で合成されたものに比べて抗原との特異的結合性が高いものが提供される。    According to the present invention, a single-chain antibody or a labeled single-chain antibody, which retains a specific binding activity with an antigen, is provided. The single-chain antibody can be bound to a solid phase via a labeling substance, and an antibody chip or the like can be produced. Such a single-chain antibody can be synthesized with a cell-free protein translation system in which the intramolecular disulfide bond is retained, so that it is more specific for the antigen than that synthesized in a living cell such as Escherichia coli. Those with high cohesiveness are provided.

【配列表】

Figure 2004009639
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[Sequence list]
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Claims (27)

抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有することを特徴とする単鎖抗体又は該単鎖抗体のリンカー部分に標識化物質を担持することを特徴とする標識化単鎖抗体。A single-chain antibody characterized by having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are cross-linked via a linker, or a labeled single-chain antibody characterized by carrying a labeling substance on the linker portion of the single-chain antibody .. 抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有する単鎖抗体又は該単鎖抗体のリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該抗体の重鎖および軽鎖が可変領域であることを特徴とする単鎖抗体又は標識化単鎖抗体。A single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are cross-linked via a linker, or a labeled single-chain antibody having a labeling substance carried on the linker portion of the single-chain antibody, wherein the heavy chain and the light chain of the antibody Is a variable region, or a labeled single-chain antibody. 抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る物質であることを特徴とする標識化単鎖抗体。A labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are crosslinked via a linker, and carrying a labeling substance on the linker part, wherein the labeling substance is an antibody in the presence of a specific enzyme. A labeled single-chain antibody, which is a substance capable of binding to the polypeptide of the linker moiety of. 抗体の可変領域である重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る物質であることを特徴とする標識化単鎖抗体。In a labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain that are variable regions of an antibody are cross-linked via a linker, and a labeling substance is carried on the linker portion, the labeling substance is a specific enzyme. A labeled single-chain antibody, which is a substance capable of binding to a polypeptide of a linker portion of an antibody in the presence thereof. 抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、抗体のリンカー部分の一部として組み込まれていることを特徴とする標識化単鎖抗体。In a labeled single chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are cross-linked via a linker, and carrying a labeling substance on the linker part, the labeling substance is a part of the linker part of the antibody. A labeled single-chain antibody characterized by being incorporated. 抗体の可変領域である重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、抗体のリンカー部分の一部として組み込まれていることを特徴とする標識化単鎖抗体。In a labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain, which are variable regions of an antibody, are cross-linked via a linker, and the linker moiety carries a labeling substance, the labeling substance is a linker part of the antibody. A labeled single chain antibody characterized in that it is incorporated as a part of 抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質がビオチンであり、該酵素がビオチンリガーゼであることを特徴とする標識化単鎖抗体。Labeling having a structure in which the heavy chain and the light chain of an antibody are crosslinked via a linker, and carrying a labeling substance capable of binding to the polypeptide of the linker part of the antibody in the linker part in the presence of a specific enzyme A single-chain antibody, wherein the labeling substance is biotin and the enzyme is biotin ligase. 抗体の可変領域である重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質がビオチンであり、該酵素がビオチンリガーゼであることを特徴とする標識化単鎖抗体。The variable region of the antibody has a structure in which heavy and light chains are cross-linked via a linker, and a labeling substance capable of binding to the polypeptide of the linker part of the antibody in the presence of a specific enzyme is provided in the linker part. The labeled single-chain antibody carried, wherein the labeling substance is biotin and the enzyme is biotin ligase. 天然型の抗体と同等のKd値を有し、コムギ胚芽を使った無細胞タンパク質翻訳系によって製造された請求項1〜8の何れか一に記載の単鎖抗体又は標識化単鎖抗体。The single chain antibody or the labeled single chain antibody according to any one of claims 1 to 8, which has a Kd value equivalent to that of a natural antibody and is produced by a cell-free protein translation system using wheat germ. 特定抗原への結合性を有する抗体の重鎖および軽鎖をコードするDNAが、リンカーをコードするDNAを介して連結されていることを特徴とするDNA。A DNA characterized in that DNAs encoding heavy and light chains of an antibody having a binding property to a specific antigen are linked via a DNA encoding a linker. 特定抗原への結合性を有する抗体の重鎖および軽鎖をコードするDNAが、リンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAにおいて、該抗体の重鎖および軽鎖が可変領域であることを特徴とするDNA。In the DNA in which the DNAs encoding the heavy chain and the light chain of the antibody having the ability to bind to a specific antigen are linked via the DNA encoding the linker, the heavy chain and the light chain of the antibody are variable regions DNA characterized by: 特定抗原への結合性を有する抗体の重鎖および軽鎖をコードするDNAが、リンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAにおいて、該リンカーをコードするDNAが、翻訳後に特定の酵素の存在下で標識化物質を結合し得る塩基配列を含むことを特徴とするDNA。In the DNA in which the DNAs encoding the heavy chain and the light chain of the antibody having the ability to bind to a specific antigen are linked via the DNA encoding the linker, the DNA encoding the linker is a DNA of a specific enzyme after translation. A DNA comprising a base sequence capable of binding a labeling substance in the presence thereof. 特定抗原への結合性を有する抗体の可変領域である重鎖および軽鎖をコードするDNAが、リンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAにおいて、該リンカーをコードするDNAが、翻訳後に特定の酵素の存在下で標識化物質を結合し得る塩基配列を含むことを特徴とするDNA。In a DNA in which heavy chain and light chain that are variable regions of an antibody capable of binding to a specific antigen are linked via a DNA encoding a linker, the DNA encoding the linker is post-translationally translated. A DNA comprising a base sequence capable of binding a labeling substance in the presence of a specific enzyme. 特定抗原への結合性を有する抗体の重鎖および軽鎖をコードするDNAが、翻訳後に特定の酵素の存在下で標識化物質を結合し得る塩基配列を含むリンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAにおいて、該標識物質を結合し得る塩基配列が、ビオチンリガーゼにより認識されるアミノ酸配列をコードすることを特徴とするDNA。DNAs encoding heavy and light chains of an antibody capable of binding to a specific antigen are linked via a DNA encoding a linker containing a base sequence capable of binding a labeling substance after translation in the presence of a specific enzyme. DNA which is characterized in that the base sequence capable of binding the labeling substance encodes an amino acid sequence recognized by biotin ligase. 特定抗原への結合性を有する抗体の可変領域である重鎖および軽鎖をコードするDNAが、翻訳後に特定の酵素の存在下で標識化物質を結合し得る塩基配列を含むリンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAにおいて、該標識物質を結合し得る塩基配列が、ビオチンリガーゼにより認識されるアミノ酸配列をコードすることを特徴とするDNA。DNA encoding a heavy chain and a light chain, which are variable regions of an antibody capable of binding to a specific antigen, and a linker containing a base sequence capable of binding a labeling substance in the presence of a specific enzyme after translation. A DNA characterized in that, in the DNA linked via, the base sequence capable of binding the labeling substance encodes an amino acid sequence recognized by biotin ligase. 請求項10〜15のいずれかに記載のDNAを、標識化物質および特定の酵素の存在下でタンパク質合成系を用いて転写翻訳することを特徴とする標識化単鎖抗体の製造方法。A method for producing a labeled single-chain antibody, which comprises transcribing and translating the DNA according to any one of claims 10 to 15 using a protein synthesis system in the presence of a labeling substance and a specific enzyme. 請求項10又は11に記載のDNAをタンパク質合成系を用いて転写翻訳することを特徴とする単鎖抗体又は標識化単鎖抗体の製造方法。A method for producing a single-chain antibody or a labeled single-chain antibody, which comprises transcribing and translating the DNA according to claim 10 or 11 using a protein synthesis system. タンパク質合成系が、コムギ胚芽由来の無細胞タンパク質翻訳系であって、その翻訳反応液中の還元剤の濃度が、製造する単鎖抗体のジスルフィド結合が保持され、かつ無細胞タンパク質合成が可能な濃度であることを特徴とする請求項16または17に記載の単鎖抗体又は標識化単鎖抗体の製造方法。The protein synthesis system is a wheat germ-derived cell-free protein translation system, and the concentration of the reducing agent in the translation reaction solution maintains the disulfide bond of the single-chain antibody to be produced and enables cell-free protein synthesis. The method for producing a single chain antibody or a labeled single chain antibody according to claim 16 or 17, wherein the concentration is the concentration. さらにジスルフィド結合交換反応を触媒する酵素の存在下で行うことを特徴とする請求項18に記載の単鎖抗体又は標識化単鎖抗体の製造方法。The method for producing a single chain antibody or a labeled single chain antibody according to claim 18, which is further carried out in the presence of an enzyme that catalyzes a disulfide bond exchange reaction. コムギ胚芽由来の無細胞タンパク質翻訳系を使い請求項19に記載の単鎖抗体又は標識化単鎖抗体の製造方法によって製造された天然型の抗体と同等のKd値を有する単鎖抗体又は標識化単鎖抗体。A single-chain antibody or a labeled antibody having a Kd value equivalent to that of a natural antibody produced by the method for producing a single-chain antibody or a labeled single-chain antibody according to claim 19 using a cell-free protein translation system derived from wheat germ. Single chain antibody. 抗体の標識化物質と特異的に結合する物質を表面に有する複数の領域に区画された基盤に、以下のいずれか1に記載の抗体を接触させることを特徴とする固相化単鎖抗体の製造方法。
1)抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持することを特徴とする標識化単鎖抗体。
2)抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該抗体の重鎖および軽鎖が可変領域であることを特徴とする標識化単鎖抗体。
3)抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る物質であることを特徴とする標識化単鎖抗体。
4)抗体の可変領域である重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る物質であることを特徴とする標識化単鎖抗体。
5)抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、抗体のリンカー部分の一部として組み込まれていることを特徴とする標識化単鎖抗体。
6)抗体の可変領域である重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質が、抗体のリンカー部分の一部として組み込まれていることを特徴とする標識化単鎖抗体。
7)抗体の重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質がビオチンであり、該酵素がビオチンリガーゼであることを特徴とする標識化単鎖抗体。
8)抗体の可変領域である重鎖および軽鎖がリンカーを介して架橋する構造を有し、かつリンカー部分に、特定の酵素の存在下で抗体のリンカー部分のポリペプチドに結合し得る標識化物質を担持する標識化単鎖抗体において、該標識化物質がビオチンであり、該酵素がビオチンリガーゼであることを特徴とする標識化単鎖抗体。
A solid-phase immobilized single-chain antibody, characterized in that the antibody described in any one of the following is brought into contact with a substrate partitioned into a plurality of regions having a substance that specifically binds to a labeling substance of the antibody on the surface. Production method.
1) A labeled single-chain antibody, which has a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are crosslinked via a linker, and carries a labeling substance on the linker portion.
2) A labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are cross-linked via a linker and carrying a labeling substance on the linker part, wherein the heavy chain and the light chain of the antibody are variable regions. A labeled single-chain antibody characterized in that
3) A labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are cross-linked via a linker and carrying a labeling substance on the linker part, wherein the labeling substance is present in the presence of a specific enzyme. A labeled single-chain antibody, which is a substance capable of binding to the polypeptide of the linker portion of the antibody.
4) In a labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain, which are variable regions of an antibody, are cross-linked via a linker, and the linker moiety carries a labeling substance, the labeling substance is A labeled single-chain antibody, which is a substance capable of binding to a polypeptide of a linker portion of an antibody in the presence of an enzyme.
5) In a labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain of an antibody are cross-linked via a linker and carrying a labeling substance on the linker part, the labeling substance is one of the linker parts of the antibody. A labeled single chain antibody characterized by being incorporated as a part.
6) In a labeled single-chain antibody having a structure in which a heavy chain and a light chain, which are variable regions of an antibody, are cross-linked via a linker, and a linker is loaded with a labeling substance, the labeling substance is A labeled single-chain antibody characterized by being incorporated as part of a linker moiety.
7) The heavy chain and the light chain of the antibody have a structure in which they are crosslinked via a linker, and the linker part carries a labeling substance capable of binding to the polypeptide of the linker part of the antibody in the presence of a specific enzyme. A labeled single-chain antibody, wherein the labeling substance is biotin and the enzyme is biotin ligase.
8) Labeling having a structure in which heavy and light chains that are variable regions of an antibody are cross-linked via a linker, and capable of binding to the polypeptide of the linker part of the antibody in the presence of a specific enzyme in the linker part A labeled single-chain antibody carrying a substance, wherein the labeled substance is biotin and the enzyme is biotin ligase.
請求項21に記載の固相化単鎖抗体の製造方法において、複数の領域に区画された基盤上で2種以上の異なる固相化単鎖抗体を固相化することを特徴とする固相化単鎖抗体の製造方法。22. The method for producing a solid-phase immobilized single chain antibody according to claim 21, wherein two or more different types of solid-phase immobilized single chain antibodies are immobilized on a substrate divided into a plurality of regions. For producing a modified single chain antibody. 標識化物質がビオチンであり、該標識化物質と特異的に結合する物質がストレプトアビジンであることを特徴とする請求項21または22に記載の製造方法。23. The production method according to claim 21 or 22, wherein the labeling substance is biotin, and the substance that specifically binds to the labeling substance is streptavidin. 請求項21〜23に記載の製造方法により調製される固相化単鎖抗体。A solid-phase immobilized single-chain antibody prepared by the method according to any one of claims 21 to 23. 請求項24に記載の固相化単鎖抗体に被検物質を接触させ、該固相化単鎖抗体との結合性を解析することを特徴とする抗原抗体反応の解析方法。A method for analyzing an antigen-antibody reaction, which comprises contacting a test substance with the immobilized single chain antibody according to claim 24 and analyzing the binding property to the immobilized single chain antibody. 以下の工程を含む、抗原抗体反応の解析方法。
(1)以下の要素の▲1▼又は▲2▼を含む、単鎖抗体のジスルフィド結合が保持される条件下において、標識化単鎖抗体を調製する工程、
▲1▼特定抗原への結合性を有する抗体の重鎖および軽鎖をコードするDNAが、翻訳後に特定の酵素の存在下で標識化物質を結合し得る塩基配列を含むリンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAを、特定の酵素の存在下でコムギ無細胞系タンパク質合成系を用いて転写翻訳し、標識化単鎖抗体を製造する工程、
▲2▼特定抗原への結合性を有する抗体の可変領域である重鎖および軽鎖をコードするDNAが、翻訳後に特定の酵素の存在下で標識化物質を結合し得る塩基配列を含むリンカーをコードするDNAを介して連結されているDNAを、特定の酵素の存在下でコムギ無細胞系タンパク質合成系を用いて転写翻訳し、標識化単鎖抗体を製造する工程、
(2)以下の要素を含む、標識化単鎖抗体の標識化物質が固相化物質である場合における標識化単鎖抗体の標識化物質と特異的に結合する物質(アダプター物質)を調製する工程、
▲1▼複数の領域に区画された基盤に標識化単鎖抗体の標識化物質と特異的に結合する物質(アダプター物質)を固定する工程、
▲2▼前記▲1▼の基盤に固定されなかった標識化単鎖抗体の標識化物質と特異的に結合する物質(アダプター物質)を除去する工程、
▲3▼前記▲1▼又は▲2▼の工程の前後において、適宜基盤における非特異的吸着を除去する工程、
(3)以下の要素を含む、標識化単鎖抗体の標識化物質が固相化物質である場合における固相化標識化単鎖抗体を調製する工程、
▲1▼前記(1)▲1▼又は▲2▼で調製した標識化単鎖抗体の標識化物質を(2)の標識化単鎖抗体の標識化物質と特異的に結合する物質(アダプター物質)を表面に有する複数の領域に区画された基盤に必要量を添加、接触させる工程、
▲2▼前記▲1▼の基盤上の標識化単鎖抗体と特異的に結合する物質(アダプター物質)に固定されなかった標識化単鎖抗体を除去する工程、
▲3▼前期▲2▼の工程に続いて、適宜基盤における非特異的吸着を除去する工程、
(4)以下の要素を含む、標識化物質がシグナル物質である場合における標識化単鎖抗体を調製する工程、
▲1▼適宜、複数の領域に区画された基盤における非特異的吸着を除去する工程、
▲2▼前記(1)▲1▼又は▲2▼で調製した標識化単鎖抗体の標識化物質を基盤に必要量を添加させる工程、
(5)被検物質を前記(3)又は(4)に記載の各基盤に必要量添加し、標識化単鎖抗体と該被検物質との結合性を解析する工程、
(6)(5)の結合性結果をもとに、標識化単鎖抗体と被検物質との相互作用を質的又は量的に判定する工程。
A method for analyzing an antigen-antibody reaction, which comprises the following steps.
(1) a step of preparing a labeled single-chain antibody under conditions in which the disulfide bond of the single-chain antibody is retained, including the following elements (1) or (2):
(1) A DNA encoding a linker containing a nucleotide sequence capable of binding a labeling substance in the presence of a specific enzyme after translation, which is a DNA encoding a heavy chain and a light chain of an antibody capable of binding to a specific antigen. A step of producing a labeled single-chain antibody by transcribing the DNA ligated via the transcription-translation using a wheat cell-free protein synthesis system in the presence of a specific enzyme,
(2) A DNA containing a heavy chain and a light chain, which are variable regions of an antibody capable of binding to a specific antigen, has a linker containing a base sequence capable of binding a labeling substance in the presence of a specific enzyme after translation. A step of producing a labeled single-chain antibody by transcribing and translating the DNA linked via the encoding DNA using a wheat cell-free protein synthesis system in the presence of a specific enzyme,
(2) Prepare a substance (adapter substance) that specifically binds to the labeled substance of the labeled single-chain antibody when the labeled substance of the labeled single-chain antibody is a solid-phase substance, including the following elements Process,
(1) Immobilizing a substance (adapter substance) that specifically binds to the labeling substance of the labeled single-chain antibody on a substrate divided into a plurality of regions,
(2) A step of removing a substance (adapter substance) that specifically binds to the labeling substance of the labeled single-chain antibody that is not fixed to the substrate of (1) above,
(3) A step of appropriately removing non-specific adsorption on the substrate before and after the step (1) or (2) above,
(3) a step of preparing a solid-phased labeled single-chain antibody in the case where the labeled substance of the labeled single-chain antibody is a solid-phased substance, including the following elements:
(1) A substance that specifically binds the labeled substance of the labeled single-chain antibody prepared in (1) or (2) above to the labeled substance of the labeled single-chain antibody of (2) (adapter substance) ) A step of adding and contacting a necessary amount with a substrate divided into a plurality of areas having a surface,
(2) A step of removing the labeled single-chain antibody that is not fixed to the substance (adapter substance) that specifically binds to the labeled single-chain antibody on the substrate of (1) above,
(3) A step of removing non-specific adsorption on the substrate as appropriate, following the step of (2) in the first half,
(4) a step of preparing a labeled single-chain antibody in the case where the labeled substance is a signal substance, including the following elements:
(1) A step of appropriately removing non-specific adsorption on the substrate divided into a plurality of regions,
(2) A step of adding a necessary amount of the labeled substance of the labeled single-chain antibody prepared in (1) or (2) above to a substrate,
(5) A step of adding a required amount of a test substance to each substrate described in (3) or (4) above, and analyzing the binding property between the labeled single-chain antibody and the test substance,
(6) A step of qualitatively or quantitatively determining the interaction between the labeled single chain antibody and the test substance based on the binding result of (5).
請求項25又は26に記載の解析方法に使用される試薬を含む抗原抗体反応の測定用試薬キット。A reagent kit for measuring an antigen-antibody reaction, which comprises a reagent used in the analysis method according to claim 25 or 26.
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